Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Каждый показатель и способ расчета долженопираться на определенный физический смысл, только тогда он будетполезен и не внесет путаницы в оценку химических свойств почвы.Цель пересчета элементного состава почвы на высушенную навеску очевидна; он обусловлен необходимостью сопоставления почв внекотором условно выбранном стандартном состоянии. Влажностьпочв — величина переменная, зависит от срока и условий взятия образца в поле, его хранения, влажности воздуха в лаборатории.
Поэтомупринято расчет вести на почву, высушенную при 105° С. Считается, чтопри этом удаляется гигроскопическая вода (сорбированная из воздуха),но не затрагивается вода конституционная. Если для анализа была взята влажная или воздушно-сухая почва, то для пересчета на абсолютносухую почву содержание определяемого элемента умножают на коэф,100 + А.фициент' , где А — влажность почвы в расчете на высушеннуюлри 105° С навеску.Для пересчета элементного состава на безгумусную, бескарбонатную почву и т. п. используется коэффициент иного вида, а именно100,.v, где X— процентное содержание в почве гумуса, карбонатовили любого другого компонента (или их суммы), влияние которого наэлементный состав необходимо элиминировать. Различия в упомянутыхспособах расчета обусловлены тем, что содержание воды в почве вычисляют на безводную навеску, тогда как содержание гумуса (карбонатов и т.
п.) — на всю массу почвы включая гумус (карбонаты и т.п.).Пересчет элементного состава на безгумусную (бескарбонатнуюи т. п.) навеску осуществляют для того, чтобы выявить реальную профильную дифференциацию почвы по элементному составу. Дело в том,что неодинаковое содержание какого-либо элемента в двух сравниваемых генетических горизонтах может быть обусловлено тремя различными причинами: 1) неоднородностью почвообразующей породы; 2) абсолютным накоплением или потерей элемента за счет переноса его соединений в почвенном профиле; 3) относительным накоплением (потерей)элемента вследствие потери (накопления) в данном горизонте другиххимических веществ.Анализ первого случая — влияния неоднородности породы — оченьсложная задача, требующая специальных приемов для решения. Наиболее часто почвоведам приходится сталкиваться с необходимостьюразличать второй и третий случаи, т. е. отличать абсолютное накопление (потерю) от относительного.47Кажущееся обеднение генетического горизонта каким-либо элементом (относительная потеря) часто наблюдается при аккумуляциигумуса, карбонатов или легкорастворимых солей.
Если, например, вверхнем перегнойно-аккумулятивном горизонте накопилось значительное количество органического вещества, то доля минеральных компонентов (не накапливающихся в составе органического вещества) окажется пониженной, если элементный состав выражать в молях или процентах на воздушно-сухую почву. Доля тех же элементов в нижележащем горизонте окажется уже повышенной.
Это может повлечь за собой ложный вывод о миграционных процессах в профиле изучаемойпочвы. Рассматриваемые способы пересчета и позволяют как раз избежать ложных выводов, сделать правильное заключение о процессахмиграции и аккумуляции веществ в почвенном профиле.В качестве примера рассмотрим элементный состав типичного чернозема из Курской области (табл. 6). Если рассматривать состав в расТаблица6Распределение Si, A1 и Fe по профилю типичного чернозема, мае. %Горизонт,глубина, смА0—10А 40—50ВкЮО—ПОНа абсолютно сухуюнавескуSiА1Fe31,933,928,74,95,74,62,62,72,4На безгумуснуюнавескуSi35,835,729,0А1Fe5,56,04,72,92,82,4На бескарбонатнуюнавескуНа прокаленную бескарбонатную навескуSiА1Fe31,94,95,75,72,6 37,0 5,6 3,02,7 36,6 6,2 2,93,0 36,7 5,9 3,133,935,3SiА1Feчете на всю массу почвы (абсолютно сухая навеска), то сразу обращает внимание дифференциация профиля: максимальная концентрацияSi, Al, Fe приурочена к слою 40—50 см.
Верхний и нижние горизонтыими обеднены. Однако вывод о перераспределении силикатов, А1 иFe по горизонтам был бы преждевременным. Для правильного решения вопроса следует обратить внимание на то, что верхний горизонт(0—10 см) этой почвы содержит около 11% гумуса; в слое 40—50 смего уже только 5,3%, а в В к — 1,48%. В то же время в гор. В к содержится до 19% карбонатов (в пересчете на СаСОз). Нетрудно поэтому увидеть, что дифференциация профиля по содержанию Si, Al иFe кажущаяся, не связана с переносом этих элементов по профилю,а вызвана накоплением органических веществ и СаСОз. При пересчете на безгумусную навеску концентрация элементов в двух верхнихгоризонтах почти выравнивается (см.
табл. 6). Когда элиминировановлияние карбонатов, то сближается состав двух нижних горизонтов.Если, наконец, учесть и влияние гумуса, и влияние карбонатов, как этосделано в последних столбцах табл. 6 (пересчет на прокаленную и бескарбонатную почву), то становится очевидным, что в пределах рассмотренной толщи типичного чернозема дифференциация элементного состава практически не происходила.Почвообразовательный процесс сопровождается не только химическими изменениями; меняется также объемная масса (относительнаяплотность) почвы.
Это может происходить за счет механического разрыхления или уплотнения почвообразующей породы, а также вследствие привноса вещества, заполняющего поры почвы. Выщелачиваниеряда веществ может увеличивать порозность почвы, что, в свою очередь, снижает плотность горизонта. В таких условиях информация обэлементном составе окажется неполной или неточной, если не принято48во внимание изменение объема почвы.
Особенно важны эти параметрыпри решении балансовых задач.Относительную плотность почвы можно учесть двумя путями: 1) выражением элементного состава не на единицу массы почвы, а на единицу ее объема; 2) подсчетом запасов элементов. Запасы обычно вычисляют для каждого горизонта почвы в отдельности в расчете на гектар или на призму площадью горизонтального сечения равной 1 м2.Для быстрого вычисления запасов можно воспользоваться формулой:А = 1000-Я- V-X,где А — запас элемента в кг/га в слое почвы мощностью Я, см; V —объемная масса почвы; X — содержание элемента в %.Запасы элементов вычисляют послойно (на горизонт или на определенную мощность почвенного слоя). Общий запас элемента в почве(кг/га, т/га, г/см2 и т. п.) находят суммированием запасов во всех генетических горизонтах:A = AAl + AAl+ABl+...Практически в большинстве случаев ограничиваются нахождением запасов элементов в пахотном слое почвы (0—20 см), в слое 0—50 или0—100 см.Анализ запасов элементов или веществ позволяет вскрыть причины некоторых изменений химического состава, происходящих прираспашке почв, их окультуривании, мелиорации.
Изучение только концентрации, или содержания, элементов в отдельных слоях почвы может привести к ошибочным выводам. Типичный пример — характер изменения содержания углерода органического вещества при распашкецелинных почв. Практически в любых целинных почвах максимальноесодержание органического углерода приурочено к самому поверхностному слою, чаще всего это слой 0—5 или 0—10 см.Допустим, что содержание Соргвслое 0—10 см было равно Ci, а вслое 10—20 см равно С2, причем С 2 < С Ь Запасы С орг тогда соответственно равны в слое 0—10 см:•Ai = 1000-10.Vi-Ciи в слое 10—20 смЛ2 = 1000-10-У2-С2.Общий запас в слое 0—20 см равен /4i+4 2 = 1000-10-V(Ci + C 2 ), еслиVl = V2 = V.После распашки на глубину 20 см усредненный запас Сорг составитв гор.
АпахЛ 3 = 1000-20- V-С3.Но если суммарный запас органического вещества не изменился,при условном равенстве объемных масс получим, чтоилито1000-10- V- ( d + C2) = 1000-20- У-С3иr _fC 1 + Qз~ •Следовательно, в результате распашки содержание органического'вещества в пахотном слое можно рассчитать как средневзвешенную величину из содержания гумуса в слоях 0—10 и 10—20 см целинной почвы.
Так как условием задачи было принято, что C 2 < d , то очевидно, чтои С 3 <Сь49Этот расчет иллюстрирует простой логический вывод, что формирование пахотного горизонта может характеризоваться уменьшением концентрации органического вещества в гор. Апах по сравнению с гор. Aiдаже без усиления минерализации гумуса, а только за счет перемешивания двух (или более) различных по составу горизонтов.Мольные отношения элементовВ ходе почвообразовательного процесса соотношение элементов илиостается постоянным, или закономерно изменяется. Анализ соотношения концентраций пар элементов позволяет получить принципиальноважную и новую информацию о свойствах почв и протекающих в нихпроцессах.В почвоведении широко используются вычисление отношений такихпар, как С : Н, С : N, С : О, S i 0 2 : A1203, S i 0 2 : Fe 2 0 3 .
По отношениюС : Н можно сделать заключение о типе строения органических веществпочв, отношение С : N характеризует обогащенность гумуса азотом ипозволяет судить о некоторых особенностях гумусообразования. Величина S i 0 2 : A1203 характерна для различных типов глинистых минералов и может быть использована как дополнительный диагностическийпризнак при определении минералогического состава. ОтношенияS i 0 2 : А1203 или S i 0 2 : Fe 2 0 3 используются для разделения кор выветривания и почв на типы по их химическому составу.Перечисленные выше отношения вычисляют как мольные (раньшеговорили — атомные, молекулярные) величины. Чтобы получить мольные отношения элементов необходимо найденные при анализе содержания элементов (в процентах) разделить на их атомные массы.
Принимая во внимание особенности почвы как объекта анализа и погрешности анализа вполне можно ограничиться округленными до целых чисел значениями атомных масс. Тогда получим следующие формулы длявычисления мольных отношений:гиС(%)-1для отношения С: Н——^^—,12 Н (%)'где С (%), Н (%) — процентное содержаниепробе;для отношения С : N гглЯ Ш ± = Ш..12-N(%)С(о/0)-16для отношения С: О — — ^гс-/л 1 Г Д 1 П 1для отношения [Si0 2 ]: [А1208 —элемента1Д7;N(%)С(%) ,v=00• • 1,3312-0(%)0(%)SiO2(%)-102Si0 2 (%)\/0'--60.Fe2o3(%), _° • 1,7;60-А12О3(%)А1а03(%)SiO2(%)-160 _ SiQ2 (%)для отношения [Si0 2 ]: [ F e 2 0 3 ] -в изучаемой0fi7" Fc203(%)При вычислении отношения -!—? под R 2 0 3 понимают сумму А1203 +R203+ Fe 2 0 3 ; тогда сначала находят сумму молей Al 2 0 3 + Fe 2 0 3 , котораяравна —a_3i%L-|—£2_lkoLЗатем на эту сумму делят число мо^102160лей Si0 2 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
