Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Такое количество эквивалентов гипсасоответствует количеству обменного натрия. Выразив количество гипса в молях, получим: \2-H-d-—-— моль/га. Реакция обмена в почвах протекает не строго количественно, а часть Са 2+ расходуется напобочные процессы. Поэтому оптимальные дозы гипса для конкретныхусловий подбирают опытным путем.Кроме гипса с той же целью применяют СаС0 3 , однако растворимость последнего много ниже растворимости гипса, а в результате обменной реакции может образоваться сода:Ш а 2 + Са2+ + СО 2 " ^ ПСа + 2Na+ + СО 2 - ,•что отрицательно влияет на растения и на химические свойства почвы.Много внимания, особенно в связи с внедрением безотходных технологий в промышленности, уделяют возможности использования различных промышленных отходов в качестве химических мелиорантов.В их число входит отход преципитатных заводов — фосфогипс, содержащий около 70—75% CaS0 4 и 1—2% фосфора.
Исследуется возможность использования глиногипса, терриконовых пород.109Более глубокие изменения вызывают кислые мелиоранты, как железный купорос, серная кислота, также являющиеся отходами промышленности. Кислые мелиоранты устраняют щелочность почв, увеличивают растворимость кальциевых солей, вытесняют обменный натрий,повышают подвижность важнейших элементов питания растений.Оптимизация состава обменных катионов не только улучшает условия развития сельскохозяйственных растений, но и повышает стабильность самой почвы, ее устойчивость к влиянию различных неблагоприятных факторов.
Как писал академик К. К. Гедройц, «...сельскийхозяин, известкуя (или гипсуя при солонцеватых почвах) почву и заменяя этим поглощенный натрий и поглощенный водородный ион почвы кальцием, сохраняет для своих потомков сельскохозяйственнуюценность почвы» (Избр. соч., т. 1, 1955, с.
405).ГЛАВА 6СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ И ПРОБЛЕМАПОЧВЕННОЙ КИСЛОТНОСТИИз элементов третьей группы периодической системы элементовД. И. Менделеева только алюминий содержится в почвах в макроколичествах и играет важную конституционную роль. Остальные элементы могут быть отнесены к группе микро- и ультрамикроэлементов; вих числе существенное физиологическое и сельскохозяйственное значение имеет бор.Среднее содержание А1 в земной коре составляет около 8% (весовых); по А.
Е. Ферсману — 7,45%, по А. П. Виноградову —8,05%.Для алюминия характерна отчетливо выраженная концентрационнаядифференциация в зависимости от породы. Ультраосновные породы содержат в среднем около 0,45% А1, а в осадочных породах (глинах, сланцах) оно возрастает до 10—11%. Кислые, средние и основные породы(граниты, диориты, базальты и т. п.) занимают промежуточное положение — 7—9 %.В океанических водах концентрация А1 близка к 0,01 мг/л.
В речных и озерных водах содержание алюминия несколько выше — 0,02—0,03 мг/л, а в щелочных водах при рН 9—11 концентрация его можетдостигать 0,5—0,7 мг/л. Наиболее высокая концентрация была найдена в подземных водах — до нескольких миллиграммов в литре.В живых организмах в среднем содержится 5-10~3% А1; в золерастений содержание его довольно высоко и может составлять до1,4%.Средние величины дают только самое общее представление обуровнях содержания и распределения алюминия.
Даже в группе осадочных горных пород содержание А1 может изменяться в 10—15 раз;если в глинистых породах содержится, по Ф. Кларку, 8,15% А1, то впесчаных всего 2,52%, а в известняках только лишь 0,4% А1. Неоднородны в этом отношении и глинистые породы; в глинистых толщахРусской равнины содержание А1, по данным А.
П. Виноградова, колеблется от 6,1 до 9,7%.Состав пород, таким образом, очень существенно влияет на содержание А1 в почвах; общий уровень содержания алюминия в почвах зависит в основном от породы. Если, например, среднее содержание А1в почвах европейской части СССР составляет 7%, колеблясь в сугли110«истых зональных почвах в интервале 6—7, то песчаные почвы содержат всего 1,5—2, а торфянистые почвы — 0,1—0,5% А1.На этот общий фоновый уровень содержания алюминия очень-большой отпечаток накладывает процесс почвообразования. В зависимости от типа почвы меняется как среднее содержание А1 в почвеннойтолще, так и его распределение по генетическим горизонтам.
Повышено содержание А1 в бурых лесных суглинистых почвах — до 8—9%, вкрасноземах — до 14—15%, а в латеритах содержание А120з можетсоставлять до 50% всей массы почвы (или около 26% А1). Столь высокое содержание А120з характерно для бокситов наиболее высокихпромышленных марок (не менее 52% А1203; наиболее низкая промышленная марка боксита характеризуется содержанием А120з не менее28%).Во многих типах почв выявляется очень четко выраженное перераспределение алюминия по генетическим горизонтам почвенного профиля. В подзолистых и дерново-подзолистых почвах содержание А1 виллювиальных горизонтах В часто бывает в 1,5—2 раза выше, чем вrop.Ai и А2. Аналогичную дифференциацию можно видеть в бурыхлесных оподзоленных почвах, красноземах и др.
В то же время в техпочвах, где не выражены элювиально-иллювиальные процессы, алюминий, как и многие другие элементы, распределен по профилю равномерно, и только интенсивное накопление гумуса или вторичное накопление карбонатов могут вызвать кажущееся обеднение алюминиемсоответствующих горизонтов. Равномерное распределение А1 по профилю характерно для многих степных почв, особенно для черноземов.Значение алюминия в почвообразовании и плодородии почв определяется следующими положениями:1.
Высокое содержание А1 в почвах и его участие в формированииалюмосиликатов обусловливает его ведущую, наряду с Si, О и С, конституционную роль. Следует упомянуть, что алюмосиликаты — наиболее распространенные минералы, составляющие до 85% массы земнойкоры. При этом какое-либо специфическое влияние А1 на морфологические признаки почв не выражено.2. Алюминий обладает достаточно высокой реакционной и миградионной способностью и образует многообразные формы соединений.Он активно участвует в перераспределении вещества по почвенномупрофилю, а его соединения и их распределение по профилю могут•быть использованы для диагностики почв и некоторых процессов.3.
Алюминий участвует в формировании потенциальной (обменной.и гидролитической) кислотности почв.4. Повышенное содержание подвижных соединений А1 небезразлично для растений; в их присутствии образуются труднорастворимыефосфаты алюминия, фосфор которых при старении и кристаллизацииосадков становится мало доступным растениям. Кроме того, алюминийтоксичен для многих растений; уже при концентрации А1 в растворе,равной 2 мг/л, наблюдается резкое ухудшение развития корневой системы, нарушается углеводный, азотный и фосфатный обмен в растениях. Более высокие концентрации алюминия вызывают резкое снижение урожая зерновых культур и даже их гибель.Поведение А1 в почве обусловлено его положением в Периодической системе элементов Д.
И. Менделеева. Находясь в III группе Периодической системы алюминий имеет следующее распределение электронов в атоме:ls22s22p63s23pK111Во всех встречающихся в почвах соединениях алюминий трехвалентен,хотя в очень жестких лабораторных условиях могут быть полученысоединения, в которых А1 проявляет валентность 1+ и 2 + .Формы соединений алюминия в почвахАлюминий в почвах представлен соединениями с резко различнойрастворимостью, а для почв гумидных областей (подзолистые, дерново-подзолистые, болотные, красноземные) характерно присутствие нетолько легкорастворимого, но и обменного алюминия.
Обменный AIприсутствует обычно в количестве от десятых долей до 3—10 мг-эквна 100 г почвы (т. е. от единиц до нескольких десятков миллиграммовна 100 г почвы).Возможные формы соединений алюминия в почвах очень разнообразны. Это оксиды и гидроксиды алюминия; содержащие алюминийминералы-соли; простые и комплексные соединения А1 с органическими веществами и, наконец, алюмосиликаты.Оксид алюминия А120з встречается в породах в виде корунда, отличающегося высокой твердостью и устойчивостью к кислотам. Корунд имеет серую с синеватым илижелтоватым оттенком окраску, нопримеси Cr, Mn, Fe, Ti придают емуинтенсивную красную, синюю иличерную окраску.
Окрашенные разновидности корунда относятся кчислу известных драгоценных камней: сапфир, рубин, топаз и т. п.Корунд встречается в бокситах,сиенитах, пироксенитах, сланцах,гнейсах. При описании минералогического состава почв, даже крупныхфракций, корунд упоминается редко. Несмотря на его устойчивость ккислотам в природной обстановке,корунд, по-видимому, постепеннотрансформируется в диаспор илигиббсит.Чаще других в почвах встре02•J©7чается гиббсит (или гидраргиллит) — А1(ОН)3, кристаллическаяРис.
17. Схема структуры гиббсита:/ — ОН, расположенные ниже плорешетка которого построена из слоскости чертежа, 2 — ОН, располоев алюмогидроксильных октаэдровженные выше плоскостичертежа,(рис. 17). Формулу гиббсита иногда3 — А1формально записывают в видеА120з-ЗН20. Гидроксид алюминияможет находиться в почвах как в окристаллизованном, так и в аморфном стоянии.
Свежеосажденный А1(ОН)з не обнаруживает признаковкристаллического строения. В почвах и породах гиббсит образует шестиугольно-таблитчатые кристаллы правильной или неправильной формы, друзы, а также натечные формы и конкреции.Совместно с гиббситом или независимо от него встречается бёмит — Y - A I O O H и диаспор а-АЮОН (или НАЮ2). Иногда в литературе можно встретить формальное начертание формулы бёмита и диаспора в виде А1 2 0з-Н 2 0. Эти минералы более характерны для бокситов и древних аллитизированных тропических почв.112Кроме свободных оксидов и гидроксидов алюминия встречаютсярентгеноаморфные разновидности общего состава [п5Ю2-/пА120з] XХ*Н 2 0, которые называют аллофаноидами (название «аллофан» — отгреч.
«аллёс» — другой и «фанэс» — кажущийся), или аллофанами.В составе аллофанов содержание А120з колеблется от 24 до 42%.Si0 2 — от 21 до 40% и Н 2 0 — 39—44%. Наиболее характерны аллофаноиды с молекулярным отношением Si: А1= 1 : 1.В природной обстановке образуются и в некоторых условиях накапливаются минералы-соли, содержащие алюминий. В почвенной среде такие соединения алюминия, как правило, неустойчивы (можетбыть, за немногими исключениями).При испаренииприродныхводныхрастворовобразуютсяквасцы KA1(S04)2-12Н20. В кислых породах при воздействии сернистых газов образуется и накапливается квасцовый камень алунитKA13(S04)2(0H)6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
