Д.С. Орлов - Химия почв, страница 8

п.Бурное развитие промышленности, транспорта, широкое примене­ние удобрений и ядохимикатов поставили перед химией почв еще однузадачу, которая становится особенно острой в 60—70-е гг. Это пробле­ма химического техногенного загрязнения окружающей среды, в томчисле и почв. К числу загрязняющих веществ относятся продукты сго­рания различных видов топлива, атмосферные выбросы промышленныхпредприятий, промышленные и бытовые стоки, вынос и смыв компонен­тов минеральных удобрений и некоторые другие. В настоящее время ре­шаются вопросы о допустимых уровнях загрязнения почв в различных:регионах страны, трансформации и закреплении в почвах химическихвеществ техногенного происхождения, податливости почв к загрязне­нию, влиянии техногенных веществ на растительный покров.

Ведетсяпоиск путей предотвращения вредного влияния загрязняющих веществна урожай и качество растительной продукции. Большой вклад в ре­шение этой проблемы внесли ученые Московского университета(Г. В. Добровольский, Н. Г. Зырин, М. А. Глазовская, Ф. А. Тихо­миров).Актуальной стала задача почвенно-химического мониторинга.24Современная химия почв, ее содержание и задачиСовременная химия почвы призвана решать задачи, связанные с•происхождением, свойствами и использованием почв. Поэтому в каче­стве наиболее общего ее определения можно дать следующее: химияпочвы — это разделпочвоведения,изучающийхими­ческиеосновыпочвообразованияиплодородияпочв.Основой для решения этих вопросов служит исследование со­става, свойств почв и протекающих в почвах процессов на ионно-мо.лекулярном и коллоидном уровнях.Согласно определению, предметом изучения химии почв является•особое естественно-историческое тело — почва.

Химия почв, как и поч­воведение в целом, использует сравнительно-географический и профиль­но-генетический методы, но не располагает особыми методами, позво­ляющими качественно отграничить химию почв от других разделовпочвоведения. Разработаны методы и показатели, характеризующиеспецифические свойства почв. К их числу можно отнести показателишоглотительной способности почв, групповой состав гумуса, профиль­ное распределение элементов, распределение элементов по группамподвижности и доступности растениям, нитрификационная способностьпочв, но все же эти методы не выводят химию почв за рамки почвове­дения.Неверно было бы рассматривать химию почв и как раздел химии,поскольку ее главное целевое назначение — решение почвенных задач.Правильное решение вопроса о месте химии почв в системе наук име<ет важное методологическое значение, так как оно определяет путиразвития химии почв, ее роль в решении народнохозяйственных задач.Современную химию почв можно подразделить на четыре главныхнаправления: химия почвенной массы, химия почвенных процессов, хи­мические основы почвенного плодородия, аналитическая химия почв(табл.

1).В каждом из перечисленных направлений можно выделить ряд под­разделов; иногда химию почв сводят к первому (химия почвенной мас­сы) и четвертому из указанных разделов (аналитическая химия почв).•Это неоправданно сужает химию почв и даже отвлекает внимание от•ее главных задач — химии почвообразования и химических основ пло­дородия.

Аналитическая химия почв поставлена в этом перечне на пос­леднее место не случайно. Несмотря на исключительную важность ме­тодов, без которых невозможно решение проблем и задач первых трехнаправлений, аналитическая химия выполняет служебную роль, даваяисследователю средства и инструменты для решения основных вопро­сов. И хотя методическая работа предшествует собственно эксперимен­ту, не следует забывать, что метод должен подбираться и разрабаты­ваться применительно к задачам исследования.Химия почвенной массы охватывает большой круг вопросов. Срединих фундаментальное значение имеет учение о химическом составе почв,•сведения о котором лежат в основе практически любых вопросов поч­воведения.К настоящему времени накоплен обширный фактический материал,полученный преимущественно почвоведами генетического и географиче­ского направлений.

Хорошо известен средний элементный состав почв,состав различных генетических горизонтов, закономерности измененияэлементного состава по профилю главнейших типов почв СССР, причемэти сведения касаются не только традиционных макроэлементов^Si, Al, Fe, Ca, Mg, К, Р, S, C1, С, N), но и большого набора микро25о <иСЗЯ•9-чюч»яо(аЙчйЧшй а чЧ оаоЧXс я У ч ОО О2OJзчЧ S«CJHО. СUя5 я"аоЕSXч3ОояСЗсаСПа3сзсооя зСЗояоОж ч я яXЧч Щсз3сз яСЗя щ -е-о§1яIIяX ьсоS•е- -е-осЗО.сияояго<ияяяочСЗи с а.ШЙоГО<DН3SсосзЯн UОяоваи!ейяСЗСЗЕ-е- но оо ооояСЗч-яяя« Sя ГГа оО)ь=яS5 кX SОS-н •©•ч£ яоSяXа S5 иs-ссО.

о-еSX3я3§ 3СПЯ«О4GJ3я чо•в-в. •в- осая£ хs =яоя яо 5о.§uI*22Ч хГОСЗооЯоо.к3н sS3вS оси mга£Ояососзганоо3оО)3я о.о \оООяоооссаяСПСЗазооа2 оя ясз яп.О. яо СЗ•ео яя сзсз еО. ооЧ D.а3оISя оаиеЗ с ио. ^ч1-ЕСОи1 °о^01 к•9" sх5. <QJкSоQ!3шрганичеоUгагагащест:обра;sчет я5ЧCJоS- к5 я3яоз £5•=tj ? гш-е- ч ^.Ч « m Xпочвре енн»яагасоЭПЯ01О)=3СП«ояя Sо х х"U.

я Шн а;Яянх Чя s >>с 3 »gs* IясS£S•< з"°1я3ззя33ш£о оз аЯЧ Чг s «<0JCJоь- £ Sо) sr aЙ яя§1яооояя55чо о я чяо>оеНО£ 3ь- ко " ос ° яя <2- мС Оо*930Jm е и о и о,26в*о•е- чEfЯУя о gЯя S (-.ч ^^I- и Ок Ч tяясз 5о О)_ _ОяиС о, X«,элементов; в поле зрения почвоведов постоянно находится не менее:2Ъ микроэлементов.Для важнейших биогенных элементов оценены их запасы в почвах.Эти сведения служат важнейшей фактической основой для решения во.просов генезиса почв, валовой обеспеченности их элементами питаниярастений, долгосрочных прогнозов продуктивности ландшафтов, а так­же для оценки состояния ландшафтов, не затронутых влиянием технол-енеза или изменяющихся в результате техногенеза. Менее подробноизучен фазовый, или вещественный, состав почв, хотя для управлениялочвенно-химическими процессами необходимы исследования на моле­кулярном и надмолекулярном уровнях, первые этапы которых заключа­ются в идентификации и количественном определении индивидуальныхорганических, минеральных и органо-минеральных веществ, слагающихпочвенную массу.Методы идентификации разработаны для ряда почвенных компо­нентов: тонкодисперсных минералов, легкорастворимых солей, группспецифических гумусовых веществ, некоторых неспецифических орга­нических соединений.Идентификация индивидуальных соединений различных элементов-в нативных почвах возможна на основе изучения фазовых равновесийили стационарных состояний.

Такие работы были выполнены на приме­ре почвенных фосфатов, гидроокисей алюминия и железа, карбонатови сульфатов. Но для большого числа активных в почвообразовании эле­ментов пока преобладают общие фракционные характеристики, осно­ванные на различиях в растворимости. Например, различают соедине­ния железа силикатные, рыхло- или прочносвязанные в минералах, со­единения несиликатные, включая сильно- и слабокристаллизованные,аморфно-свободные и аморфно-гумусово-железистые. Такие классифи­кации необходимы, но не могут заменить идентификации индивидуаль­ных соединений. Разработка учения о вещественном (фазовом) соста­ве почв — одна из главных задач химии почв.В нашей стране и за рубежом все чаще появляются монографии,посвященные изучениюотдельных элементов.

Например, книгаК- Е. Гинзбург «Фосфор основных типов почв СССР» (1981), моногра­фия С. В. Зонна «Железо в почвах» (1982). Систематическое изучениехимии отдельных элементов в почвах составляет один из перспектив­ных разделов химии почв. Это направление смыкается с проблемой фа­зовых равновесий, которая решается в настоящее время на основе прин­ципов термодинамики; критерием равновесия в системе или направле­ния процесса служит изменение свободной энергии Гиббса.Те же общие принципы положены в основу определения важней­ших показателей химического состояния элементов в почвах; химиче­ский потенциал и потенциальная буферная способность почв в отноше­нии калия, фосфора и других элементов (Р.

Скофилд, П. Бекетт). Этипоказатели основаны на термодинамических характеристиках ведущейреакции, определяющей химическое состояние элемента в системе «твер­дые фазы почвы — почвенный раствор».В изучении строения и свойств почвенных компонентов главное вни­мание почвоведы уделили глинистым минералам и гумусовым вещест­вам.

Учение о почвенном гумусе развивалось в двух направлениях: пер­вое из них изучает гумусное состояние почв в связи с их генезисом и«факторами почвообразования, второе — исследование структуры и ре­акционной способности специфических гумусовых кислот. В качествепрактического выхода ставится задача определениярациональныхприемов воздействия на почвы для достижения стабильной и наиболь27шей продуктивности при условии оптимального использования благо­приятных качеств нативного почвенного гумуса. Групповой и фракцион­ный состав гумуса сейчас рассматривается как один из наиболее ин­формативных признаков почв при решении генетических и классифи­кационных задач; этот показатель наряду с составом поглощенных ос­нований относится к числу тех признаков (свойств), которые присущитолько почве как особому естественно-историческому телу.Очень далеко продвинулись почвоведы и в познании реакционнойспособности органических веществ почвы.

С помощью физико-химиче­ских методов определены кажущиеся константы устойчивости продук­тов взаимодействия гумусовых кислот с катионами важнейших для поч­вы металлов, изучены изотермы адсорбции гумусовых веществ минера­лами и вскрыта природа их взаимодействия. Для теории почвообразо­вания особенно важны сведения о растворяющем действии гумусовых,веществ на минералы (В. В. Пономарева). Особую область охватываютисследования фотохимической деструкции гумусовых веществ, которуюможно рассматривать не только как новый инструмент познания строе­ния гумусовых веществ, но и как прием практического воздействия напроцессы гумификации в используемых почвах.К химии почвенной массы следует отнести и исследования различ­ных свойств почв и почвенных генетических горизонтов, на основе ко­торых разработаны многие мелиоративные мероприятия, особенно в об­ласти освоения солонцовых и засоленных почв и орошения.С учением о поглотительной способности тесно смыкается пробле­ма почвенной кислотности, практическая значимость которой опреде­ляется высокой эффективностью известкования почв и необходимостьюпредварительного известкования кислых почв при длительном приме­нении минеральных удобрений, однако не все аспекты кислотности ищелочности почв достаточно ясны.

В связи с программой расширенно­го применения минеральных удобрений, осушения заболоченных земельи расширения орошаемого земледелия требуют ответа вопросы об ис­точниках кислых и щелочных компонентов почвы, их природе, механиз­мах поддержания реакции почв в природной обстановке на том илиином уровне (природной динамической буферности), а также о наибо­лее радикальных приемах регулирования реакции среды без разруше­ния почвенного поглощающего комплекса и без нарушения главныхбиогеохимических циклов, обусловливающих стационарное состояниепочвы и ландшафта.Интенсификация земледелия в Нечерноземной зоне, как и расшире­ние площадей поливных земель, выдвигает на одно из первых мест вхимии почв проблему окислительно-восстановительных режимов целин­ных и мелиорируемых почв.До сих пор недостаточно изучены химические механизмы диффе­ренциации профиля на генетические горизонты, условия и формы миг­рации веществ, механизмы формирования новообразований и, наконец,зависимость почвенно-химических процессов от общей экологической;обстановки.Химические аспекты почвенного плодородия (см.табл.