Д.С. Орлов - Химия почв, страница 9

1) включа­ют четыре важнейших раздела, с которыми прямо связано плодородиепочв или его оценка: запасы элементов питания, баланс элементов пи­тания в естественных и культурных ландшафтах, химические механиз­мы доступности элементов питания растениям и регулирования пита­тельного режима почв.Химия почв разрабатывает особые подходы к решению этих проб­лем. Так, запасы элементов питания, по Н. И. Горбунову, оцениваются28с позиций потенциального и эффективного плодородия: учитываютсянепосредственный, ближний, потенциальный и общий резервы элемен­тов, соответствующие содержанию элементов в агрохимических вытяж­ках, в илистой фракции, во фракции более 0,001 мм и их валовым за­пасом соответственно.Составление баланса элементов питания не является, конечно, но­вой проблемой.

Известны исследования И. В. Тюрина по балансу азо­та и сформулированные им принципы дифференцированного примене­ния приемов регулирования азотного баланса. В настоящее время при­обретает большое значение детализация отдельных статей баланса, по­казывающая пути оптимального использования запасов элементов вкультурных и мелиорированных ландшафтах и меры обеспечения без­дефицитного баланса.К числу важнейших показателей почвенного плодородия относит­ся доступность элементов питания растениям и запасы доступных формсоединений. Если длительное время главным приемом оценки доступ­ности растениям химических элементов были различного рода вытяж­ки, имитирующие действие корневых систем, то в последние два — тридесятилетия развиваются новые термодинамические подходы (А. В.

Со­колов, Н. П. Карпинский), согласно которым доступность или обеспе­ченность оцениваются с помощью химических потенциалов или актив­ностей компонента в нативной почве при естественной влажности (мгно­венная обеспеченность растений тем или иным компонентом). Не ме­нее важна способность почвы поддерживать свойственный ей уровеньактивности компонента по мере его потребления растениями (буфер­ная способность по отношению к данному элементу). Особенность та­кого подхода заключается в его теоретической обоснованности, в отли­чие от системы эмпирически подбираемых вытяжек.Химические основы почвенного плодородия не могут не включатьвопросов регулирования питательного и в более общей форме биохи­мического режима.

Практически необходимо регулирование величиныи режима окислительно-восстановительного потенциала, величины рН,гумусного состояния почв, состава поглощенных катионов в более ши­роких пределах и. с большей степенью точности, чем это делалось досих пор.Крупное направление химии почв — аналитическая химия почв.Особенность этого направления в том, что если в других разделах поч­воведения методы исследования рассматриваются только как средстворешения поставленных задач, то в химии почв они имеют и самостоя­тельное значение.

Поскольку задачи аналитической химии почв заклю­чаются в разработке методов, то для этого необходима глубокая тео­ретическая проработка основ методов, поиски новых принципов. Поэто­му аналитическая химия почв равноправна по своему положению изначению с другими направлениями химии почв.Проблемы аналитической химии почв четко подразделяются на двегруппы. С одной стороны, разрабатываются методы идентификации иопределения содержания элементов и веществ в почвах (и их фракци­ях) и таких свойств, которые хорошо известны для различных природ­ных и технических объектов (валовой элементный состав, рН, наборсолей и пр.).

С другой стороны, разрабатываются методы, позволяю­щие получить специфические, только почвам свойственные характери­стики. К числу таких анализов относится, например, определение груп­пового и фракционного состава гумуса.Основы классического химического анализа почв были созданыК- К. Гедройцем, а затем значительно расширены и усовершенствова29яы, что нашло отражение в руководствахЕ. В. Аринушкиной и•Л.

А. Воробьевой. Для последних двух—трех десятилетий, как отме­чалось выше, характерно быстрое развитие экспрессных и высокочув­ствительных инструментальных методов. Внедрение инструментальнойтехники на несколько порядков повысило минимально обнаруживаемыев почвах количества элементов и позволило получить массовые мате­риалы, на основе которых составлены обзорные картосхемы содержа­ния ряда элементов и вместе с тем внедрены методы статистическойхарактеристики для изучения пространственной изменчивости почв.Новые инструментальные методы открыли огромные возможностине только количественного анализа почв, но и изучения их свойств истроения почвенных компонентов.

Рентгенодифрактометрия стала при­знанным методом определения состава глинистых минералов, а в пос­ледние годы наряду с термографией и электронной микроскопией в этихцелях используется и инфракрасная спектроскопия.Расширился арсенал методов изучения природы гумусовых ве­ществ. Методы определения элементного состава и функциональныхгрупп дополнены исследованиями структурных фрагментов на основегазожидкостной хроматографии, определения молекулярных масс с по­мощью светорассеивания, ультрацентрифугирования, гель-хроматогра­фии, прямых наблюдений агрегатов и структуры гумусовых кислот вэлектронных просвечивающем и растровом микроскопах, а также мето­дов электронного парамагнитного и ядерного магнитногорезонансаи др.

Развитие методических работ шло преимущественно по пути ис­пользования и внедрения в почвоведение методов, разработанных дляиных целей и объектов. Новые методы модифицировались и дорабаты­вались применительно к специфическим условиям почвенных исследо­ваний. Это ускорило темпы исследования и существенно расширило гра­ницы познания. Вместе с тем очевидна необходимость значительно•большего внимания к разработке специфических характеристик почв,таких как состав поглощенных катионов, различные виды почвеннойкислотности и щелочности, способы выделения почвенных растворов,методы анализа группового и фракционного состава гумуса, групповогосостава фосфатов, нитрификационной способности почв.

Нет основа­ний думать, что все специфические признаки почв уже известны, поэто­му работа в этом направлении продолжает оставаться важной состав­ной частью химии почв.ГЛАВА 2ЭЛЕМЕНТНЫЙ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПОЧВЭлементный состав почв — первая и необходимая химическая ха­рактеристика почв, на которой базируется понимание свойств почв, ихгенезиса и плодородия. Без знания элементного состава почв глубокиепочвенно-химические исследования невозможны.Элементным составом почв называют набор и количественное соот­ношение химических элементов в почвенной массе. В качестве синони­ма «элементного состава» иногда употребляют термин «валовой составпочвы», но он менее точен, поскольку не поясняет, о каком именносоставе (химическом, механическом) идет речь.

Слово «валовой» озна­чает «общий», состоящий из всех компонентов. Поэтому часто говорято валовом, или общем, содержании элемента в почве, имея в виду всеего количество в почве независимо от форм соединений.30Элементный состав в химии почв и в почвоведении — важнейшийпоказатель химического состояния почв, их свойств и генезиса. Он ис­пользуется для оценки потенциального плодородия почв, а также привыборе и разработке методов химического анализа почв.Рассмотрим эти направления более подробно.1. Элементный состав отражает многие и наиболее важные ИТОГИпочвообразовательного процесса.

По элементному составу различаютсягенетические горизонты почв; в частности, перегнойно-аккумулятивныегоризонты отличаются повышенным содержанием С, Р, N; в иллювиаль­ных горизонтах накапливается Fe, A1 и ряд других элементов. В элю­виальных горизонтах повышено количество кремния и понижено содер­жание многих других элементов. Иными словами, можно воспользо­ваться элементным составом как диагностическим признаком при опре­делении вида генетического горизонта.Совокупность элементных составов генетических горизонтов одно­го почвенного профиля служит показателем направления почвообразо­вательного процесса.

В качестве примера на рис. 1 показано распредеГумус, %1\/5:2JJ/г 40 _ \аI/ // /^60 -/ /U/ /»о=лI/'1Железо2 3,%4 _5_'//1\•S5IXп20 -1и42////onРис. 1. Распределение гумуса и железа по почвенному профилю.1 — дерново-подзолистая почва, 2 — черноземление углерода органических соединений и валового содержания желе­за по профилю чернозема и дерново-подзолистой почвы. Для чернозе­ма характерно постепенное убывание с глубиной количества углеродаорганических соединений и равномерное распределение железа. Этосвидетельствует о том, что в черноземной почве не произошло заметно­го перераспределения по профилю железа (и других минеральных ком­понентов), а одним из главных процессов является прогрессирующеенакопление гумуса без последующего его переноса в профиле.В дерново-подзолистой почве уже только по этим данным выявля­ются иные процессы: интенсивное гумусонакопление идет только в са­мой верхней части профиля с частичным выносом органического веще­ства в иллювиальный горизонт.

Распределение железа указывает на егопотерю элювиальным горизонтом (возможно, с разрушением алюмосиЗГликатов) и накопление в иллювиальном горизонте. Верхний максимумнакопления железа совпадает с перегнойно-аккумулятивным горизон­том; одна из вероятных причин появления этого максимума — биоло­гическое накопление элемента. Даже эти немногие данные элементно­го состава позволили высказать некоторые положения о наиболее важ­ных процессах, формирующих почвенный профиль. Полный анализэлементного состава позволяет во многих, хотя и не во всех случаях оп­ределить главное направление процесса, результат почвообразования.Однако элементный состав ничего не говорит о механизмах протекаю­щих реакций и не дает возможности выявить те процессы, которые свя­заны только с трансформацией, перестройкой веществ в почве, если этатрансформация не сопровождается пространственной дифференциаци­ей почвенной массы.2.