Състав и свойства на почвения разтвор при различни начини на земеползване

Зеленчукови култури

Почвеният разтвор е получен чрез изместване с 96⁰ етилов спирт (Стойчева,1979). Получаването му преминава през три етапа: 1. Вземане на почвени проби и приготвяне на насипни монолити. 2. Получаване на почвен разтвор. 3. Анализ на състава на получения разтвор.

Анализът на изучаваните почви от трите пилотни обекта е извършен по следните методи: механичният състав е определен по пирофосфатния метод, обемното тегло при ППВ, пределната полска влагоемност и относителното тегло са определени по Н. А. Качински (1965,1970). Хумусът е определен по модификация на метода на Тюрин (Никитин, 1972). Общият азот е определен по А. Урумова (1974), а сорбционният капацитет по метода на Ганев и Арсова (1980). Карбонатите са определени по газометричния метод на Шайблер ( Пенков и Минчева, 1976).

Реакцията на почвата е определена във воден и солеви извлек (1n KCI) в съотношение почва:разтвор 1:2,5 - потенциометрично (Аринушкина, 1970). Минералният азот е определен чрез дестилация по Келдал в извлек от 1n KCI (Methods of soil analysis, 1982).

Валежите, лизиметричните води и почвеният разтвор са анализирани като са използвани едни и същи методи за химичен анализ: електропроводимост- кондуктометрично (Пенков и Минчева, 1976); pH - потенциометрично (Аринушкина, 1970), азот - пряка дестилация, чрез редуциране на нитратите и нитритите до амоняк с редуктори 10% Fe₂SO₄ и 0,5% Ag₂SO₄ (Mettondenbuch,1955); калият и натрият са определени на пламъчен фотометър, а калция и магнезия - атомноадсорбционно (Methods of soil analysis, 1982). Хидрокарбонатите са определени чрез титруване с 0,02n H₂SO₄ до pH=4,4; а хлорът по метода на Мор (Аринушкина, 1970).
6. Методи на статистически анализ и оценка

6.1. Дисперсионен анализ

За оценка на влиянието на земеползването върху химичния състав на почвения разтвор е използвана програмата (STATGRAPHICS Centurion XV), методите One –way Anova - еднофакторен дисперсионен анализ на експерименталните данни, получени от обектите на изследване.

Използван е Multiple – variable analysis (Correlations), при което са изследвани зависимостите между азотните норми и средните стойности на съдържанието на нитратен азот, калций и магнезий, както и рН в почвения разтвор при отглеждане на различните култури.

Влиянието на земеползването (горска растителност и тревна растителност) върху насоката на педогенното изветряне се определя, чрез анализ на компонентите на почвения разтвор, като се използва системата от разчети, предложена от Гарелс и Маккензи (1974) и Wolt (1994), която се състои в последователно изключване на компонентите на разтвора. Следвайки тази последователност от разчети по остатъка на SiO₂ в почвения разтвор се определя типа на настъпилите промени в минералната част на почвата.

При оценка на получените аналитични данни за химичния състав на водите са използвани стандартите за качеството на питейните води за нашата страна (БДС 2823-83), а така също и стандарта за качеството на питейните води съгласно Директива 98/83/ЕО.

1. 
   Промени в стойностите на рН и електропроводимостта
   

Електропр.,mS/cm

Данни от фиг. 3 показват, че реакцията на разтвора получен от трите изследвани почви варира от неутрална до алкална, като най-високи стойности на рН са получени в разтвора от излужена смолница (Средец) и за трите изучавани години, където рН достига стойности до 8,40 под тревни площи за експерименталната 2007 г., което се дължи на високата буферна способност на тази почва. Докато най-ниски стойности на рН са установени в разтвора от алувиално-ливадна почва под горска растителност - рН = 7,0-7,2 през 2005 и 2007г. Наблюдавано е (с малки изключения), че под тревни площи при всички изучавани почви и земеползвания стойностите на рН са малко по-високи, поради специфичните условия на натрупване на по-голямо количество биомаса, съдържаща по-високо съдържание на двувалентни катиони, което дава отпечатък върху рН на разтвора.

Получените резултати показват, че по съдържание на калий почвения разтвор от изучаваните почви се отличава съществено (фиг. 4). Данните варират в зависимост от начините на земеползване в широки граници. Съдържанието на този елемент под горска растителност при изучаваната алувиално-ливадна почва, се движи в границите от 3,03 до 16,87 mg.l^-1; под тревни площи от 2,3 до 9,05 mg.l^-1; под угар от 2,23 до15,22 mg.l^-1. Съдържанието на калия при излужена канелена горска почва варира от 2,8 до 8,11 mg.l^-1, под горска растителност, под тревни площи от 2,17 до 4,15 mg.l^-1 и под угар 2,23 до 9,4 mg.l^-1. За целия период на изследване най-ниско е съдържанието на калия в почвения разтвор от излужена смолница, а най-високо в разтвора от алувиално-ливадна почва под горска растителност. Установените разлики по отношение на калия могат да се обяснят с физико-химичните характеристики на изучаваните почви. Сравнително ниското съдържание на калий в почвения разтвор от излужена смолница може да се обясни с по-високото съдържание на физична глина и фиксирането на калия в почвено-поглъщателният комплекс. Наблюдава се също, че при всички изследвани почви и земеползвания калият е с най-високи стойности в повърхностния слой 0-30 cm, което е свързано с неговия биологичен произход.

По отношение съдържанието на натрий в почвения разтвор е установено, че за 2005 г. най-ниско е съдържанието му в разтвора получен от излужена смолница под угар – 10,12-11,02 mg.l^-1, а най-високи стойности са в разтвора от алувиално-ливадна почва под тревни площи от 25,39 до 42,15 mg.l^-1. Докато през 2007 г. най-ниско е



Фигура 4. Съдържание на калий (mg.l^-1) в почвения разтвор при различни почви и начини на земеползване за периода 2005-2007 г.
съдържанието на натрия в разтвора от излужена канелена горска почва при земеползване тревни площи – 14,13 – 23,87 mg.l^-1. Наблюдава се акумулиране на натрий в по-долните почвени слоеве при изучаваните почви, с малки изключения при излужена канелена горска почва. Натрият е елемент с висока геохимична подвижност и варира в зависимост от земеползването и от дълбочината на почвения слой.
2.3. Промени в съдържанието на двувалентните катиони

Калциевият йон доминира в катионният състав на всички изучавани почви, като най-високи стойности са установени за слоя 0-30 cm при всички земеползвания (фиг. 5). От фигурата се вижда, че при алувиално-ливадната почва при всички земеползвания

В почвеният разтвор от алувиално-ливадна почва, концентрацията на нитратен азот е най-висока под тревни площи, като достига до 205,13 mg.l^-1 и под горска растителност – 186,27 mg.l^-1 (Фиг.6). Данните показват, че най-ниско е съдържанието на нитратен азот през 2006г. при излужена канелена горска почва (Горни Лозен) и излужена смолница (Средец) при земеползване тревни площи и угар. Най-висока е концентрацията на нитратен азот в почвения разтвор от алувиално-ливадна почва при всички земеползвания за слоя 0-30 cm през 2005 и 2006г., а през 2005г. в разтвора от излужена канелена горска почва при земеползване угар е установено най-голямо съдържание на нитратен азот. Установено е, че количеството на нитрати намалява по дълбочина на профила при всички изучавани почви и земеползвания, като по-силно е изразено при алувиално-ливадната почва.

Най-високо съдържание на хлор е констатирано през 2005г. в почвения разтвор от излужена канелена горска почва при земеползване гора (62,2-64,66 mg.l^-1) и угар (52,0-63,4 mg.l^-1). Същата тенденция се забелязва и през 2006г., при земеползване гора, където съдържанието на хлора варира от 104,43 до 137,61 mg.l^-1, при тревни площи - от 54,94 до 66,73 mg.l^-1, и при угар - 52,26 - 59,63 mg.l^-1. Най-ниско е съдържанието на хлора в разтвора от алувиално-ливадна почва и излужена смолница при всички земеползвания през същата година на изследване. Хлорът както и натрия има транзитен статус в биологичния кръговрат на елементите, но за разлика от него не се повлиява съществено от земеползването, тъй като хлорът е елемент със сравнително постоянна концентрация в почвения разтвор. От направения анализ на данните може да се обобщи, че от включените в схемата на експериментиране начини на земеползване, които отразяват различни степени на натоварване на екосистемата (горска растителност, тревни площи и угар) с най-високо съдържание на хранителни елементи е почвеният разтвор, получен от слоя 0-30 cm на трите изучавани почви под горска растителност.

За оценка на влиянието на различни начини на земеползване върху съдържанието на химичните елементи в почвения разтвор, данните са обработени по метода на дисперсионния анализ като еднофакторен опит. Получените резултати за варирането на отделните елементи в почвения разтвор в зависимост от земеползването и изследвания почвен тип се анализират на базата на коефициента на вариация, който помага да се направят изводи и заключения относно пространствената вариабилност на отделните компоненти в почвения разтвор. Получените резултати показват, че в разтвора при трите изучавани почви най-слабо варират стойностите на рН (Cv е 1-5%). Установено е, че коефициентът на вариация при едновалентните катиони е в границите 0-50%, като по-силно вариране е установено в стойностите на калия при излужена смолница и алувиално-ливадна почва. При двувалентните катиони (калций и магнезий) варирането е от 3 до 40% в разтвора под различните земеползвания при трите почви. Най-голямо вариране е установено в стойностите на нитратите (Cv 10-90%) в почвения разтвор от площи, оставени под угар.
2. Катионно-анионен състав на почвения разтвор по дълбочина на почвения

профил в зависимост от земеползването
2.1. Под горска растителност

Получените експериментални данни през пролетта на 2005 г. показват, че земеползването оказва значително влияние върху формирането на катионно-анионния състав на почвения разтвор по дълбочина на почвения профил. Най-високо е съдържанието на химични елементи е разтвора, получен от слоя 0-30 cm под горска растителност за всички изучавани почви, като изключение прави излужената канелена горска почва, където двата слоя 0-30 и 30-60 cm съдържат почти еднакво количество химични елементи. В разтвора на трите изследвани почви преобладават катионите на алкалните и алкалоземните елементи, с превес на двувалентните катиони. Най-обогатен с калий е почвения разтвор от алувиално-ливадна почва за слоя 0-90 cm от 0,077 до 0,431 meq.l^-1, а при излужената смолница, съдържанието му по целия почвен профил е най-ниско и се движи в границите 0,026-0,129 meq.l^-1. За разлика от калия при натрия най-голямо е съдържанието му в разтвора по целия профил, получен от излужена канелена горска почва 0,875-1,320 meq.l^-1, а най-ниско от излужена смолница 0,803-0,913 meq.l^-1. Калцият доминира в катионния състав на почвения разтвор и при трите изучавани почви, като най-високи стойности се достигат при алувиално-ливадната почва 12,350 meq.l^-1 и излужена смолница 11,801 meq.l^-1 в слоя 0-30 cm, докато при излужена канелена горска почва по-високо е съдържанието му в слоя 30-60 cm. Магнезият почти повтаря поведението на калцият в разтвора, но неговите абсолютни стойности са 2-3 пъти по-ниски и се движат в границите от 1,459 до 3,659 meq.l^-1 за целия профил.

Експерименталните данни показват, че съдържанието на NO₃^- варира силно в разтвора на изучаваните почви. Установено е най-високо съдържание на нитрати в разтвора, изместен от алувиално-ливадна почва за слоя 0-30 cm - 9,878 meq.l^-1. При излужената смолница количеството на нитратите за слоя 0-30 cm е много по-малко - 5,827 meq.l^-1. При всички почви количеството на нитратите намалява по-дълбочина на профила, като в слоя 60-90 cm стойностите им са незначителни, само при излужена канелена горска почва съдържанието на нитрати за двата слоя 0-30 и 30-60 cm е почти еднакво. От получените данни за хидрокарбонатите са констатирани най-високи стойностите в разтвора по целия почвен профил при излужена смолница 6,550 meql^-1. Количеството на хлора в разтвора е много по-ниско от това на хидрокарбонатите, като най-високо е съдържанието му при излужена канелена горска почва 1,823 meq.l^-1. От резултатите може да се обобщи, че с най-висок катионно-анионен състав се характеризира разтвора от алувиално-ливадна почва под горска растителност за слоя 0-30 cm (сума катиони 17,315 meq.l^-1, сума от аниони 14,960 meq.l^-1), следван от излужена смолница , а с най-нисък е излужената канелена горска почва (сумата катиони е 12,913 meq.l^-1 и съответно сумата аниони - 11,766 meq.l^-1).
3.2. Състав на почвения разтвор под тревни площи

Установено е, че най-обогатен с калий е разтворът получен под тревни площи от алувиално-ливадна почва по целия почвен профил от 0,072 до 0,231 meq.l^-1, следван от излужена канелена горска почва и най-ниско е съдържанието му в разтвора от излужена смолница 0,026-0,129 meq.l^-1. При това земеползване най-високи стойности на натрий са установени при алувиално-ливадна почва по почвения профил 1,104-1,834 meq.l^-1, като се наблюдава нарастване на количеството му в слоя 30-60 cm. Най-високи стойности на калций - 11,992 meq.l^-1 са наблюдавани в разтвора, изместен от повърхностният слой на алувиално-ливадна почва, но по дълбочина на профила съдържанието му силно намалява. При излужената смолница и излужената канелена горска почви абсолютните стойности на калция са съответно 9,721 meq.l^-1 и 8,599 meq.l^-1 за слоя 0-30 cm. Магнезият при алувиално-ливадна почва има най-високи стойности за слоя 0-30 cm 3,347 meq.l^-1, за разлика от излужената смолница и излужената канелена горска почва, при които количеството на магнезия е съответно 2,014 meq.l^- и 1,330 meq.l^-1. И при това земеползване, както под гора и угар съдържанието на NO₃^- е високо в алувиално-ливадна почва за слоя 0-30 cm и достига до 9,620 meq.l^-1, като по дълбочина на профила силно намалява 1,420 meq.l^-1. При излужената смолница съдържанието на нитрати за слоя 0-30 cm е сравнително по-малко 7,084 meq.l^-1, докато при 60-90 cm, съдържанието е по-високо в сравнение с останалите почви и достига до 2,962 meq.l^-1. За хидрокарбонатите са установени близки стойности и при трите изучавани почви. Количеството на хлора за слоя 0-90 cm при алувиално-ливадната и излужената канелена горска почва е почти еднакво - 1,325 meq.l^-1 и съответно - 1,364 meq.l^-1, а излужена смолница има близки стойности за целия почвен профил 0,965-1,106 meq.l^-1. Констатирано е, че и при това земеползване с най-висок среден катионно-анионен състав се характеризира разтворът от алувиално-ливадната почва за слоя 0-30 cm (сума катиони 16,674 meq.l^-1 и сума аниони 13,711 meq.l^-1). Експерименталните данни показват, че разтворът от излужената смолница се характеризира със следния катионно-анионен състав: (сума катиони 12,327 meq.l^-1 и сума аниони 11,485 meq.l^-1), докато при излужена канелена горска почва сумата на катионите и анионите е много по-ниска.

Най-обогатен с калий е разтворът, получен от алувиално-ливадна почва под угар по целия почвен профил 0,077-0,228 meq.l^-1, следван от излужена канелена горска почва и най-ниско е съдържанието на този елемент в разтвора от излужена смолница. За натрия е характерно нарастване на неговото съдържанието по профила на алувиално-ливадна почва 1,333-1,625 meq.l^-1, като най-ниски стойности по почвения профил са установени при излужената смолница 0,440-0,479 meq.l ^-1. Калцият при излужена смолница е 12,341 meq.l^-1 и излужена канелена горска почва - 12,859 meq.l^-1 е с почти еднакви стойности за слоя 0-30 cm, докато при алувиално-ливадната почва стойностите му в разтвора са по-ниски. При всички изучавани почви магнезият е в количества 2-3 пъти по-ниски от тези на калция.

Най-значително е намаляването на нитратите по профила при алувиално-ливадната почва, като за слоя 60-90 cm е от порядъка на 1,366 meq.l^-1, а при излужената канелена горска почва най-високо е съдържанието за повърхностния слой - 9,355 meq.l^-1. По отношение на хидрокарбонатите най-ниски са стойностите в почвения разтвор, получен от алувиално-ливадна почва (2,966-3,181 meq.l^-1), в сравнение с другите две почви, където се наблюдава повишаване в слоя 60-90 cm. Количеството на хлора е с

А) В)

С)

Фиг. 7. Катионно-анионен състав на почвения разтвор по дъблочина на почвения профил под различни начини на земеползване при излужена смолница: А) горска растителност, B) – тревни площи и C) - угар, 2005г.

следвана от излужена смолница със сума катиони 14,704 meq.l^-1 и сума аниони 13,324

meq.l^-1. Получените резултати показват, че при алувиално-ливадната почва сумата на катионите и анионите е най-ниска.

В дисертационния труд промените на катионно-анионния състав на разтвора по дълбочина на профила са представени за излужена канелена горска почва и алувиално-ливадна почва, а така също и за 2007 г.

Получените резултати показват, че катионно-анионния състав на разтвора се влияе значително от статуса на съответния елемент в почвата и земеползването като най-високи стойности са определени под гора (акация) и тревни площи. При всички типове земеползване най-обогатен с йони е повърхностния слой (0-30 cm), което се дължи на биологичната акумулация на елементите, в резултат на минерализация на растителните остатъци.