WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |

«Диагностика переувлажненных минеральных почв РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В. ДОКУЧАЕВА Ю.Н. ВОДЯНИЦКИЙ Диагностика ...»

-- [ Страница 1 ] --

Ю.Н. Водяницкий

Диагностика переувлажненных

минеральных почв

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В. ДОКУЧАЕВА

Ю.Н. ВОДЯНИЦКИЙ

Диагностика переувлажненных минеральных почв

Москва

2008

1

ББК П03

В62

УДК 631.41

Рецензенты: доктор биологических наук, профессор Л.А. Воробьева, доктор сельскохозяйственных наук В.Д. Тонконогов.

Ю.Н. Водяницкий В62 Диагностика переувлажненных минеральных почв. – М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В.

Докучаева РАСХН, 2008.

ISBN В книге изложены биологические, химические и минералогические основы теории переувлажненных минеральных почв. Показано, что оглеение не является единственным процессом, происходящим в переувлажненных почвах. Принципиально отличаются от него процессы оливизации и гидрополизации. Само оглеение оказывается неоднородным. Элювиальное оглеение (обезжелезнение) сопровождается выносом железа из профиля; при этом снижается не только краснота почвы, но и увеличивается светлота. Редукционное оглеение выражается в накоплении Fe(II)-минералов, часто темноцветных; при этом уменьшается не только краснота, но и светлота почвы. Показана роль бактерий-железоредукторов в восстановлении Fe(III) как в составе (гидр)оксидов, так и слоистых силикатов. Дана новая формулировка процесса оглеенния.

Описаны оптические, химические и минералогические критерии гидроморфизма почв. Предложен новый показатель гидроморфизма, основанный на анализе состояния Fe.

Книга предназначена для почвоведов, агрохимиков, географов, геохимиков и экологов.

ББК П B без объявл.

1P8(03) ©Почвенный институт им. В.В. Докучаева ISBN ©Водяницкий Ю.Н.,

ВВЕДЕНИЕ

Переувлажнение минеральных почв приводит к разнообразным последствиям: меняется облик горизонта и многие его свойства. Наиболее изучен процесс оглеения. Оглеенные почвы очень широко распространены в гумидных ландшафтах. Глеесоли по распространенности занимают 7-е место в мире среди других типов почв, а их площадь достигает около 8 млн. км (Мировая коррелятивная база …, 2007).

Морфологически близкие холодные тона почвенного горизонта могут иметь разную минералогическую природу. В одних почвах сизый цвет определяется тоном глинистых минералов, лишенных красно-бурых пленок (гидр)оксидов железа. В других красно-бурые (гидр)оксиды железа и другие частицы покрыты сизой пленкой Fe(II)-соединений. В-третьих оливковый (зеленоватый) тон образовался за счет ферритизации слоистых силикатов в условиях переменного редокс режима. И, наконец, холодный тон может быть естественным цветом зеленоцветных почвообразующих пород; такие горизонты иногда ошибочно принимают за оглеенные. В книге рассматривается только химия и минералогия гидроморфизма, а литогенная природа холодного тона почв оставлена в стороне.

Мы придерживаемся концепции процессного описания гидроморфизма, при котором многие особенности морфологии переувлажненного горизонта можно объяснить различным соотношением между редуктогенезом и оксидогенезом железа. Поэтому уделяем большое внимание редуктогенезу и последующему оксидогенезу Fe в переувлажненных почвах.

В Российской классификации (Классификации и диагностика…, 2004) редуктоморфные почвы выделены на высоком уровне отделов, включая отделы «Глеевых» и «Гидрометаморфических» почв. Это нам кажется вполне оправданным в связи с особыми свойствами гидроморфных горизонтов. Об этом подробно говорится в первой части книги.

Во второй части книге внимание сконцентрировано на показателях гидроморфизма, связанных с изменением статуса Fe как макроэлемента с переменной валентностью. Среди них описаны как давно известные показатели (например, критерий Швертмана), так и новые (критерий Бодегома, критерий гидроксидогенеза железа и новый критерий гидроморфизма, предложенный автором). Обращается внимание на оптическую систему CIE-L*a*b*, которая лучше характеризует цвет гидроморфных почв, чем известная система Манселла.

В главе 2 использована информация, полученная от Е.С. Шелоболиной, которой автор выражает признательность. Автор благодарит Ю.Т.

Платова, предоставившего возможность работать на приборе «Пульсар», В.В. Коровушкина, выполнившего мессбауэровскую спектроскопию ряда образцов почв, А.А. Васильева, В.Ю.

Гилева, Н.С. Мергелова, Е.Г. Моргуна и К.А. Румянцеву, участвующих в полевых и Л.А. Воробьевой и В.Д. Тонконогову за рецензирование рукописи и полезные советы.

В ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ПОЧВАХ

Чтобы достаточно серьезно решать вопросы диагностики переувлажненных почв, требуется обсудить ряд теоретических вопросов. Поскольку многие диагностические критерии переувлажненных почв основаны на превращениях железа, то следует рассмотреть основные вопросы химии и минералогии Fe. Среди них важнейшее место занимает редукция Fe(III), а также оксидогенез железа в переувлажненных почвах. Рассмотрим два различных проявления переувлажнения: оглеение как редукция (гидр)оксидов железа в почвах с развитым исходным оксидогенезом и как редукция Fe(III)-силикатов, сопровождающаяся их обезжелезнением и распадом, что характерно для почв с неразвитым исходным оксидогенезом.

Впрочем, деление переувлажненных почв на виды в зависимости от степени развития исходного оксидогенеза достаточно условно, так как оба вида редукции Fe(III) во многих почвах происходят одновременно. Но для удобства изложения механизмов двух видов редукции Fe(III) такое подразделение полезно.



В ПОЧВАХ С РАЗВИТЫМ ОКСИДОГЕНЕЗОМ

Необходимо различать почвы с развитым оксидогенезом Fe и с неразвитым. Дело в том, что редукция Fe(III) в них идет за счет разных источников. В почвах с развитым оксидогенезом редуцируются именно (гидр)оксиды Fe, что сильно меняет морфологию почв.

Как раз на таких почвах началось изучение глеегенеза Г.Н.Высоцким. Но переувлажнение приводит также к редукции Fe(III) в тяжелых почвах с неразвитым оксидогенезом, где возможна редукция Fe(III) в решетке филлосиликатов. Такая редукция Fe(III) мало сказывается на морфологии почв, и ее приходится изучать другими методами.

Глеегенез вызывает изменение самых различных свойств почв, часто в неблагоприятную сторону. Савич с соавт. (1999) перечисляют 16 факторов, неблагоприятных для плодородия оглеенных почв. Объединив некоторые из них, а другие исключив, получаем девять основных факторов.

1. Ухудшается газовый режим почв: снижается содержание кислорода. Повышается содержание углекислого газа, сероводорода.

2. Снижается значение показателя парциального давления водорода rH.

3. Появляются токсические неорганические и органические соединения; увеличивается содержание до токсического уровня соединения Fe, Mn и Al.

4. Появляется избыточная щелочность.

5. Увеличиваются дисперсность почв, липкость, твердость; ухудшается структура.

6. Теряется гумус, оставшийся становится более фульватным.

7. Ухудшается водопроницаемость почвы.

8. Увеличивается количество восстановленных веществ и буферность по отношению к окислению.

9. Возрастает емкость катионного обмена.

Таким образом, радикально меняются самые различные свойства почв. Некоторые из этих изменений могут служить критерием оглеения почв, например, снижение показателя парциального давления водорода rH, что зафиксировано в Международной базе почвенных данных (World reference…, 1998). На практике пока разработано и апробировано слишком мало критериев, это – большое упущение, поскольку гидроморфизм имеет разную природу и требует различных показателей для выявления всех его форм.

Диагностика и классификация переувлажненных минеральных почв традиционно связана с химией и минералогией железа, поскольку именно соединения этого элемента определяют цветовые особенности оглеенных горизонтов (Водяницкий, 2006). Так, редукция (гидр)оксидов Fe(III) приводит к их растворению, что изменяет теплые тона автоморфных горизонтов на сизые холодные тона оглеенных.

Попытки классифицировать все разнообразие переувлажненных почв по цвету предпринимаются давно. Например, Зайдельман (1991) различает оглеенные почвы по площади сизых пятен: g' – слабое, g" – среднее, g'" –сильное оглеение, Gо – глей окисленный, Gr - глей редуцированный. Очень дифференцированное подразделение глеевых горизонтов дал в своей монографии Розанов (1983). Он выделил девять видов глеевых горизонтов, различающихся формальными, произвольно назначенными индексами от G1 до G9. Схема основана как на минералогическом принципе (выделяются вивианитовые, глауконитовые и сульфидные горизонты), так и по положению глеевого горизонта в профиле и в ландшафте (грунтово-глеевый, внутрипочвенный, склоновый глеи). Сам принцип дробной дифференциации можно только приветствовать, но интересующая нас роль превращения Fe отражена в схеме Розанова не полностью - только в трех из девяти видов глея.

Как видно, диагностика и классификация переувлажненных почв опирается на морфологически значимые процессы редукции Fe(III). Но не все изменения состояния Fe, приводят к серьезным морфологическим последствиям. Недавно минералоги установили важную особенность. Ранее считалось, что редукция Fe(III) ограничивалась только железом в составе (гидр)оксидов, что резко меняет цвет оглеенного горизонта с теплого до холодного и позволяет по цвету отличать глей в полевых условиях. Но в настоящее время установлено, что микробиологическая редукция захватывает также и Fe(III) в структуре слоистых силикатов, хотя это и мало отражается на цвете горизонта.

Основываясь на физико-химическом подходе, всю группу процессов с участием Fe(III) разделили на две большие подгруппы: редукцию Fe(III)-(гидр)оксидов в почвах с развитым оксидогенезом и редукцию Fe(III)-слоистых силикатов в почвах с неразвитым оксидогенезом.

Связано это с различием химических процессов, которые определяют разную морфологию переувлажненных горизонтов в зависимости от масштабов исходного оксидогенеза Fe.

Очевидно, необходимо в каждом случае детально изучать автоморфные аналоги, чтобы получить представление о местном оксидогенезе железа. Затем важно изучить превращение новообразованного Fe(II) в переувлажненной почве на окислительном этапе.

Хорошо известно, что во многих лесных почвах редукция Fe(III) происходит только в отдельные периоды, чаще всего весной после таяния снега или осенью в период сильных дождей (Кауричев, Орлов, 1982). Летом редокс режим лесных и степных почв характеризуется высокими значениями показателя парциального давления водорода rH, отражая протекание окислительных процессов, в том числе синтеза гидроксидов Fe. Обратимость редокс реакций во многих почвах гумидного ландшафта отмечали Кауричев и Орлов (1982), а в поймах рек степной зоны – Корнблюм (1978). В окислительный период возможно окисление Fe(III) и значительное изменение морфологии огленного горизонта. Тип новообразованных гидроксидов Fe не случаен и может служить основой для дифференциации глеевых горизонтов.

Место Fe(III)-редукции среди процессов с акцептированием электронов Протекание тех или иных редокс реакций характеризуется величиной редокс потенциала ЕН. Каждой равновесной редокс реакции отвечает критическое значение EН крит. Для расчета величины EН крит пользуются уравнением Нернста (Кауричев, Орлов, 1982):

где EН, E0 – измеряемый и стандартный редокс потенциалы данной системы, – температурный коэффициент, Ox и Red – активность окислителей и восстановителей в системе.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |
 



Похожие работы:

«Свобода А. А. Работа над будущим человечества: организация знаний Рассматривается короткий, но чрезвычайно плодотворный период деятельности В. И. Вернадского в Украине, связанный с созданием Украинской академии наук и ее научных учреждений и первого из них – Национальной библиотеки Украинской Державы. Раскрывается разработка академиком В. И. Вернадским и его соратниками концепции создания крупной научной библиотеки – общедоступной национальной библиотеки страны и головного информационного...»

«ОЗОН И ДРУГИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ ОКИСЛИТЕЛИ. НАУКА И ТЕХНОЛОГИИ Материалы 32-го Всероссийского семинара Москва, химический факультет МГУ, 20 июня 2012 г. Издательство Макспресс 2012 1 ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ МГУ имени М.В.Ломоносова ОЗОН И ДРУГИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ ОКИСЛИТЕЛИ. НАУКА И ТЕХНОЛОГИИ Материалы 32-го Всероссийского семинара Москва, химический факультет МГУ, 20 июня 2012 г. Издательство Макспресс 2012 2 УДК 541.1 ББК 24.5 O 38 Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и...»

«Персоны и события Январь 02 января 90 лет со дня рождения Айзека Азимова (1920-1992) Американский писатель-фантаст, биохимик, популяризатор науки. Учился в Колумбийском университете. Преподавал в Бостонском университете. Автор ок. 500 произведений. Писал также научно-популярные книги о проблемах естествознания, истории, техники. 04 января 300 лет со дня рождения Перголези Джованни Баттиста (1710-1736) Итальянский композитор, представитель неаполитанской оперной школы. Учился в одной из...»

«Рабочая учебная программа по учебному курсу Органическая химия (базовый уровень) 10 класс 2013 – 2014 учебный год Составитель: Н.М.Хамова, учитель химии категория – высшая педагогический стаж – 23 года г. Череповец, 2013 г. Пояснительная записка Данная рабочая программа разработана на основе: 1. Закон РФ Об образовании (№ 309 – ФЗ от 01.12.2007); 2. ФГОС ООО (приказ Минобрнауки РФ № 1897 от 17.12.2010); 3. Федерального компонента государственного образовательного стандарта, утвержденного...»

«1950 10 января. На основании публичной защиты диссертации 28/XII.49 г. на тему Исследования в ряду пиперилена и гексадиена-2,4, отзывов официальных оппонентов и результатов тайного голосования (за – 32, против – нет) утверждено решение Ученого совета химфака от 28/XII.-49 г. и Катаеву Евгению Геннадьевичу присвоена ученая степень кандидата химических наук. Архив КГУ, л. д. сотрудников, оп. 20, св. 30, ед. хр. 534, л. 21. 7 января. Издан приказ за № 3 по КГУ, в котором говорится: § 16. В связи с...»

«3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины 3 4 1 2 ПК Профессиональные компетенции выпускника Обладать наличием представления о наиболее ак- Знать актуальные направления хими- Зачет, ПК-1 туальных направлениях исследований в современ- ческих исследований (нанотехнологии, экзамен ной теоретической и экспериментальной химии изучение процессов в экстремальных (синтез и применение веществ в наноструктурных условиях, химия и экология, химия технологиях, исследования в...»

«УТВЕРЖДАЮ Заместитель Министра образования Российской Федерации _ В.Д. Шадриков 10 марта 2000 г. Номер государственной регистрации 86 ЕН / СП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Специальность 012300 БИОХИМИЯ Квалификация – БИОХИМИК По специальности 012300 БИОХИМИЯ Вводится с момента утверждения Москва, 2000 2 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПЕЦИАЛЬНОСТИ 012300 БИОХИМИЯ 1.1. Специальность утверждена приказом Министерством образования Российской Федерации от...»

«8-9 апреля 2013 года ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ УДК 546.881.5:542.942.7:542.61 ЭКСТРАКЦИЯ ВАНАДИЯ (V) ТРИОКТИЛАМИНОМ Курбатова Л. Д., Корякова О. В., Валова М. С., Гырдасова О. И., Янченко М. Ю. ФГБУН Институт химии твердого тела УрО РАН Экстракция является наиболее перспективным методом получения чистых и высокочистых соединений ванадия. Экстракционные процессы имеют ряд преимуществ перед методами сорбции, осаждения и другими процессами очистки и разделения. Они отличаются высокой производительностью,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.