Д.С. Орлов - Химия почв, страница 10

Элементный состав позволяет в некоторой степени судить о по­тенциальном плодородии почв. Высокое содержание углерода органи­ческих соединений и азота обычно считают признаком плодородной поч­вы. Высокий уровень накопления хлора — показатель неблагоприятныхдля растений свойств. Конечно, растениям доступна только часть (и невсегда большая) находящихся в почве элементов питания растений.Элементы, входящие в кристаллические решетки алюмосиликатов, в со­став труднорастворимых соединений или в состав негидролизуемых ком­понентов гумусовых веществ, становятся доступными растениям толь­ко после их мобилизации, т. е.

после полного или частичного разруше­ния исходной структуры и перехода элемента в форму легкораствори­мого соединения. Тем не менее валовое содержание или запасы элемен­та показывают, как долго та или иная почва потенциально может•обеспечивать растения при условии полной мобилизации запасов.Расчет потенциальной обеспеченности типичного чернозема азотом,•фосфором и калием приведен в табл.

2. Только в слое 0—20 см запасыазота достигают б—11 т/га,Т а б л и ц а 2 и при урожае пшеницы вЗапасы и вынос N, Р и К пшеницей при30 ц/га этого может бытьурожае зерна 30 ц/га (типичный чернозем)достаточным на 60—100 лет.Еще больше относительнаяобеспеченностьпо фосфоруПотенциальнаяЕжегодныйобеспе­ЭлементЗапасы, т/гаитемболеепокалию.Сде­вынос, кгченность, годыланный расчет позволяетоценить только некоторую1условнуюпотенциальнуюСЛОЙвозможность почвы при ис­0—20 СМN6—1110560—105пользовании всех запасов.Р1,5—4,51885—250Практически полная моби­К40—6575530—870лизация всех запасов не­СЛОЙвозможна, но даже моби­0—50 смлизация ближних резервов,N12—18105115—170как следует из этих расче­Р3,5—10,518195—580тов, в течение десятилетий90—150751200—2000Кприводит к истощению поч­вы. Полная мобилизация элементов означает полную деградацию, раз­рушение почвы, превращение почвы в бесплодную смесь оксидов.

Сле­довательно, даже из данных элементного состава почв вытекает необ­ходимость обеспечения бездефицитного баланса всех элементов пита«ия в пахотных почвах.3. Элементный состав — один из важнейших факторов, которыйобусловливает выбор методов химического и физико-химического ана32лиза почв. Любая почва содержит большой набор элементов, причем•содержание их колеблется от десятков процентов до 10~9—10_10%.

Мно­гие элементы оказывают взаимное мешающее влияние при химическоманализе, причем соотношение мешающих и определяемых элементовчасто складывается очень неблагоприятно. Поэтому при химическоманализе почв широко используются методы концентрирования и раз­личные приемы отделения определяемых элементов от мешающих вы­полнению анализа.Элементный состав почвы и ее гранулометрических фракций можетбыть использован как дополнительный диагностический признак приидентификации почвенных минералов, особенно в тонкодисперсныхфракциях.Особенности элементного состава почвПочвы содержат практически все природные элементы периодичес­кой системы Д.

И. Менделеева. По набору элементов и их количест­венному содержанию они существенно отличаются от живых организ­мов, минералов и горных пород, за исключением некоторых рыхлыхосадочных горных пород, прошедших, видимо, в прошлом через стадиюпочвообразования. Живые организмы состоят главным образом из эле­ментов-органогенов — С, N, Н, О, Р, S; так называемые минеральныекомпоненты входят в их состав в сравнительно небольших количествах.Индивидуальные минералы содержат, как правило, небольшой наборэлементов; в оксиды входят по два элемента, простейшие силикаты со­держат 5—7 элементов, иногда 9—11.

Минералы-соли состоят из 2—5элементов. Правда, минералы включают небольшие количества и дру­гих элементов, но это — примеси, не играющие конституционной роли ине обязательные для каждой конкретной кристаллической решетки.В почвах практически все входящие в их состав химические эле­менты являются обязательными и необходимыми; большой набор эле­ментов — первая отличительная особенность почв. Вторая особенностьзаключается в сочетании высокого содержания С и Si, что отражаетодновременное влияние двух факторов почвообразования: раститель­ного и животного мира, с одной стороны, и почвообразующих пород —с другой. Третья особенность, как уже отмечалось, большой диапазонконцентраций, охватывающий 4—5 порядков, и даже достигающий 9—10 порядков.В табл.

3 приведен средний элементный состав метрового слоя не­которых важнейших почв. Усреднение элементного состава для метро­вой толщи, которая включает 2—3 генетических горизонта (а иногда иболее), конечно, дает очень обобщенное представление о роли отдель­ных элементов. Особенно сильно профильная дифференциация сказы­вается на элементном составе в тех случаях, когда в профиле форми­руются органогенные (торфянистые), элювиальные, карбонатные илизасоленные горизонты.

Резко выражено влияние механического соста­ва, которое хорошо видно в табл. 3 при сопоставлении подзолистыхпочв различной гранулометрии. Интервалы содержания отдельных эле­ментов довольно широки. Содержание Si, не принимая во вниманиеторфянистые почвы, колеблется от 22 до 44%. Диапазон содержанияА1 (без красноземов) — 1—8%, Fe — 0,5—5%. Несмотря на значитель­ные колебания, для каждого элемента выявляется типичный интервалконцентраций.

Ниже приведены соответствующие интервалы концентра­ций, исключая торфяные почвы (в скобках указаны значения для крас­ноземов, если они резко отличаются от средних величин).2Д. С. Орлов33SiAlFeCaКNaMg26—44% (22)1-8(14)0,5—6(12)0,3—50.2—30,2—20,1—2TiMnCoprNPsH0,2 —0,50,01—0,30,5 —40,05—0,20,02-0,10,02—0,20,04—0,2Средний элементный состав метрового слоя почв европейской част»СПочвыТундровыеТорфяныеПодзолистые:суглинистыесупесчаныепесчаныеПодзолисто-глеевыеПерегнойно-глеевыеСерые лесныеПерегнойно-карбонатныеЧерноземы разныеЧерноземывыщелоченныетипичныеобыкновенныеюжныепредкавказскиеприазовскиеКаштановыеБурые пустынно-степныепесчаныеКоричневыеБурые лесныеКрасноземыСероземыПочва в среднемМатеринские породы(суглинистые и глинистые)онгумусакарбонатовNР47,8636,860,255,333,4953,33нетнет0,1251,9000,1050.20049,6050,6652,2049,1049,1049,2750,1248,740,060,050,040,080,080,090,080,160,660,670,641,121,171,251,212,20нетнетнетнетнет0,040,930,380,0800,0660,0600,0540,0220,0220,10549,948,049,349,448,849,648,850,170,220,150,110,120,100,082,363,092,051,501,621,371,150,100,300,480,670,250,590,8652,1449,0447,9348,3750,0049,090,040,160,110,130,040,100,522,171.591.810,501,400.860,25нет1,240,24—0,1500,1100,070—0,0620,0790,0740,0651,030,10нет0,40—0,04——0,115——0,0440,1000,071——————0,1150,0610,1000,0700,0640,0480,0520,0670,0500,0220,200——Механический состав резко влияет на содержание Si, Al, Fe, ще­лочей и щелочных земель.

В легких почвах повышена концентрация Siи снижена доля всех прочих элементов (за исключением кислорода) —основную массу составляет SiC>2. Углерод карбонатов характерен толь­ко для непромывных почв и почв на карбонатных породах. Сера ведетсебя сходно с неорганическим углеродом. Резко отличны от других почвпо составу красноземы, в них понижена доля Si и повышено содер­жание А1 и Fe. По сравнению со средним составом пород почвы отно­сительно обогащены органическим углеродом, азотом, фосфором, се­рой, т.

е. биогенными элементами, накапливающимися с гумусом. Та­кие элементы, как Si, Al, Fe, Mg, K, Na, практически унаследованы отпочвообразующей породы, и в процессе почвообразования они пере­распределяются в почвенной толще. Поэтому их среднее содержаниев метровой толще почвы близко к среднему содержанию в материн­ских породах. Обособленное место занимают элементы, образующиепростые соли, такие как СаСОз, CaS0 4 , MgS0 4 , NaCI, NaHC0 3 . Вмес­те с легко- или труднорастворимыми солями они выносятся за пределыпочвенного профиля в элювиальных ландшафтах или накапливаются в.34•бессточных понижениях.

Их распределение в профиле почв и ландшаф­тах обусловлено в значительной мере характером водного режима.В ходе почвообразования дифференциация элементного составапроисходит не только по вертикали (по генетическим горизонтам), нои в горизонтальном направлении. Сильно выражена дифференциацияТаблица 3СССР, % на абсолютно сухую навеску (по Кудрину, 1963)TiMnСаMgКNa3,580,500,24—0,290,052,141,200,900,132,070,301,880,076,334,311,726,987,396,676,806,863,021,160,553,113,123,803,153,590,280,20————0,060,200,090,060,110,080,780.580,280,801,151,243,602,360,720,700,090,600,811,021,830,952,041,810,332,502,641,601,181,361,280,900,161,431,410,760,750,6531,9431,2831,3231,2331,2931,8029,906,847,096,886,408,146,656,533,793,713,693,043,502,943,640,520,360,470,500,080,160,050,020,050,310,181,222,002,474,202,103,103,700,820,971,001,190,950,881,091,381,711,320,971,751,531,580,680,830,570,441,190,941,060,0800,0943,7730,0028,8921,5025,8632,941,086,498,2314,157,216,600,703,785,7711,503,893,240,380,010,090,170,180,200,160,283,261,980,345,041,760,180,801,080,931.440,920,271,671,410,231,801,700,301,051,090,081,161,020,0333,006,253,30—0,102,050,911,911,00SS1А10,24029,701,006,650,120,0760,0560,15634,8639,5743,7733,8533,0233,4530,1431,710,0180,1360,1680,2200,1720,0480,1940,0760,1000,1500,0310,0200,0260,056——Fe—0,45—0,46——0,510,320,38——почвенной массы в пределах горизонта с такими новообразованиями,как ортштейны, примазки, карбонатные конкреции.Карбонатные конкреции степных почв на 60—80% состоят изСаС0 3 , в них содержится значительное количество Si0 2 — до 15—30%,2—5%А1203, около l%Fe 2 0 3 , десятые доли процента Na, К, S, сотыедоли процента Р.По абсолютному содержанию в почвах все элементы могут бытьобъединены в несколько групп.

Первая группа включает Si и О, содер­жание которых составляет десятки процентов, а в сумме они могут со­ставлять 80—90% (и более) почвенной массы. Вторая группа включаетэлементы, содержание которых в почве меняется от десятых долей донескольких процентов; это Al, Fe, Са, Mg, К, Na, С. Первые две груп­пы — типичные макроэлементы. В третью группу входят Ti, Mg, N, P,S, Н; их количество в почвах выражается сотыми и десятыми долямипроцента, и по содержанию они составляют переходную группу к мик­роэлементам. Микро- и ультрамикроэлементы содержатся в почвах вколичествах п-10~3—л-10-10%, к ним относятся Ва, Sr, В, Rb, Си, V,Cr, Ni, Co, Li, Mo, Cs, Se и другие элементы.•2*35Концентрационная группировка составляющих почву химическихэлементов не единственно возможная и наиболее простая.