Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Это желтые, палевые, красноватые, бурые, оливковые, зеленые, почти черные тона. Обычно почти всерыхлые почвообразующие породы в той или иной степени прокрашены38соединениями железа. Этот общий палевый или буроватый тон сохраняется и в почвенном профиле, но в связи с перераспределением железа по генетическим горизонтам эта окраска ослабевает или усиливается, а во многих почвах становится неоднородной за счет формированияжелезистых ортштейнов, различного рода примазок, прожилок и пр.Особенно ярко неоднородность окраски, вызванная железом, проявляется в почвах с временными или постоянными восстановительными процессами, у верхней границы капиллярной каймы.Оценка роли отдельных элементов и их соединений в формированиипочвенной окраски и количественная характеристика цвета почвы могутбыть даны на основе международной системы измерения цвета, в которой цветность определяется долями условных цветов (синего, зеленого и красного) в изучаемой окраске.
Во многих случаях более удобен и информативен путь прямого использования кривых спектральнойотражательной способности.Спектральная отражательная способность почв. Почвы, как и любые другие тела, отражают часть падающей на них энергии электромагнитных колебаний. При характеристике цветности почв принимаютво внимание только видимый глазом интервал электромагнитных колебаний, т.
е. диапазон длин волн от 400 до 750 нм.Всякая почва имеет шероховатую поверхность, и поэтому падающий на нее световой луч отражается (рассеивается) во всех направлениях. Такое отражение, в отличие от зеркального, называют диффузным.Для количественной характеристики диффузного отражения используют две величины: коэффициент отражения и коэффициент яркости. Коэффициент отражения равен отношению интенсивности отраженного во всех направлениях излучения к интенсивности падающегона поверхность почвы потока излучения; его обозначают символом р:где Ф] — поток излучения, рассеянный поверхностью почвы во всехнаправлениях, Ф0 — падающий поток излучения.Коэффициентом яркости называют отношение потока излучения (иинтенсивности излучения), отраженного поверхностью почвы в одномкаком-нибудь направлении, к падающему потоку излучения.
Коэффициент яркости находят при дистанционных измерениях отражательнойспособности почв, когда изучаемый участок почвенной поверхности наблюдают под каким-либо заданным углом.Чтобы найти коэффициент отражения необходимо измерить излучение, рассеянное (отраженное) во всех направлениях. Это можно осуществить с помощью интегрирующей сферы, или шара Тейлора. Интегрирующая сфера представляет собой полый шар, внутренняя поверхность которого покрыта стандартным веществом, отражающая способность которого близка к 100%. Это может быть MgO, BaS04 илиспециальные стекла. В кювету помещают подготовленный образец почвы, и кювету вставляют в отверстие сферы так, что поверхность почвыобразует продолжение внутренней поверхности сферы (рис. 2).
Отраженный от поверхности почвы лучистый поток Ф\ полностью остаетсявнутри шара, многократно отражаясь от внутренней поверхности. Приэтом облученность внутренней поверхности шара, а следовательно, иприемника излучения оказывается пропорциональной интенсивности излучения, рассеянного почвой.
Аналогично могут быть изучены коэффициенты отражения любых других тел.39Различают интегральную и спектральную отражательную способность. Интегральный коэффициент отражения характеризует поток излучений в сравнительно широком интервале длин волн. Обозначают егор 2 и чаще всего измеряют для интервала 400—750 нм.Спектральныйкоэффициент отражения определяютдля монохроматического (илиблизко к монохроматическому) излучения и обозначаютр.ь где X — длина волны излучения. Если, например, коэффициент отражения измерен при 620 нм, то его обозначают р620.Почвы неодинаково отражают излучение с различными длинами волн, и величинырЛ непрерывно меняются винтервале 400—750 нм и зависят от длины волны. Графическое изображение зависимости рх от длины волны называют спектром отражения,который служитнаиболееполной характеристикой спектральной отражательной способности почв. Можно дать иРис.
2. Устройство интегрирующей сфедругое определение: спектромры:отражения называют упоря/ — внутренняя поверхность сферы, 2 —доченное расположение покювета, 3 — слой почвы, 4 — призма,5 — поток излучения, попадающий надлинам волн относительнойфотоэлемент, 6 — фотоэлемент;энергии отраженных излуФа — падающий поток излучения, <£i —чений.отраженный поток излученияДля большинства почв и ихгенетических горизонтов характерны три типа спектров отражения. Первый тип спектров (рис. 3,Л)представлен пологими кривыми, сравнительно медленно поднимающимися от синей (400 нм) к красной (750 нм) части спектра. Такие кривые700НМ 400 500600 700ИИРис. 3.
Типичные кривые спектральной отражательной способности почв:А — гумусные горизонты: / — чернозем обыкновенный, 2 — чернозем южный, 3 —бурая лесная почва, 4 —~ краснозем;Б — некоторые осветленные горизонты: 1 — гор. А2 подзолистой почвы, 2 — кварцевый песок, 3 — каолинит;В — ожелезненные горизонты: 1 — гор.
В коричневой почвы, 2 — гор. В черноземаюжного, 3 — гор. В краснозема, 4 — смесь каолинита и гидроксида железа40свойственны гумусо-аккумулятивным горизонтам, причем в области400 нм значения рь находятся в пределах 8—15%, а при 750 нм коэффициенты отражения сильно зависят от содержания гумуса. В черноземах значения Р750 колеблются от 15 до 20%, а в малогумусных подзолистых почвах — от 35 до 45%. Спектральные кривые второго типа(см.
рис. 3, б) сходны с кривыми первого типа, но отличаются быстрым нарастанием спектральных коэффициентов отражения от 20—25%до 50—60% (при 400 и 750 нм соответственно). Это спектры осветленных элювиальных горизонтов. Третий тип спектральных кривых (см.рис. 3, в) характеризуется более или менее четко выраженным перегибом в области 500—600 нм, который появляется благодаря быстромуувеличению коэффициентов отражения в этом интервале длин волн.Такого рода спектры обычны для иллювиальных и других ожелезненных горизонтов, имеющих желто-бурую, бурую или красно-буруюокраску.Окраска перегнойно-аккумулятивных горизонтов обусловлена пре- 'имущественно гумусом. В черноземах ее можно считать ахроматической — серой или темносерой.
В малогумусных почвах в составе отражений относительно нарастает доля длинноволновых излучений, т. е.красных тонов; цвет таких почв правомерно считать буровато-серымили даже серо-бурым.Наиболее сильно органическое вещество почвы влияет на отражательную способность в области 700—750 нм. Зависимость между спектральным коэффициентом отражения pzso и содержанием органическоговещества (Я) показана на рис. 4 и выражается экспоненциальным уравнением:рт5о=ро+пе-книлиln(p 75 o-po) = lnn—kH,где ро — минимальный коэффициент отражения при наиболее возможном содержании органического вещества; л и k — постоянные уравнения. Параметры уравнения п и k можно считать постоянными толькодля таких почв, которые имеют общий (химически и морфологически)тип гумуса.
Так одним уравнением (с постоянными коэффициентами)описывается интенсивность окраски гумусных горизонтов степных почв.Однако для почв Нечерноземья (дерново-подзолистые, дерновые, луговые, торфянистые) коэффициенты уравнения приобретают иные значения. Это объясняется тем, что в гумусе степных почв повышено содержание гуминовых кислот, которые, в свою очередь, обладают более интенсивной красящей способностью, чем гуминовые кислоты подзолистых почв. Кроме того, в органическом веществе почв Нечерноземьябольше доля слабогумифицированных растительных остатков.Зависимость между отражательной способностью почв и содержанием в них гумуса одинаково хорошо описывается как с помощью величины рх, так и pi, С той лишь особенностью, что интегральное отражение рз; изменяется в меньшем интервале величин, чем pzso, при одинаковом диапазоне содержания гумуса.По величинам интегрального отражения почвы зонально-генетического ряда образуют строгую последовательность и хорошо различимы(табл.
4). Наименьшее отражение свойственно черноземам и темно-серым лесным почвам. В наибольшей степени отражают лучистую энергию сероземы.Нарастание отражательной способности почв при переходе от типичных черноземов к более южным почвам компенсирует до некоторойстепени увеличение инсоляции в том же направлении.4ГМинеральные соединения углерода — почвенные карбонаты — вотличие от органических соединений повышают спектральную отражательную способность. Практически эту функцию выполняют СаСОз ичастично MgCC>3.
Другие карбонаты присутствуют в небольших количествах. По данным О. Н. Бирюковой отражательная способность лёссовых пород прямолинейно нарастает по мере увеличения содержанияСаСОз.Спектры третьего типа связаны с накоплением в почвах оксидов игидроксидов железа. Чистый каолин характеризуется сравнительномедленным нарастанием спектральных коэффициентов отражения отfljso > %\ \ \fi7SO=so,ie-°>0b3H+8A10 20 30 40 50 60 70 80Содержание органического Вещества,%Рис. 4.
Зависимость отражательной способности почв Нечерноземья от содержания органического вещества:1 — средние величины, 2 — пределыколебаний400500Длина600700 750волн, нмРис. 5. Влияние соединений железа наотражательную способность:/ — каолинит, 2 — каолинит+Ре(ОН) 3 ,3 — каолинит+Ре2Оз400 до 550 нм, а затем значения р* почти не изменяются до 750 нм(рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
