Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Если суспензии образцов различных генетических горизонтовпочв довести до различных значений рН (добавляя кислоту или основание) и затем измерить величину Ел, то наблюдается прямая зависимость, отвечающая уравнению Eh=A—ВрН со значениями А от720 мВ до 890 мВ и угловым коэффициентом В порядка 40—60 мВ.Это подтверждает, что в малобуферных средах, какими являются большинство почв, основную роль играет система Н 2 0—0 2 —Н+.
В природных почвах с преобладанием анаэробных условий решающее значениеприобретают продукты жизнедеятельности микроорганизмов.Существующая связь между окислительным потенциалом и рН растворов позволила У. М. Кларку и Б. Коэну ввести понятие о величинегН2. Эта величина, по первоначальному замыслу, позволяла учестьвлияние рН на окислительный потенциал.Величина гН2 вычисляется по уравнению:гН 2 = - 1 ё Р н 2 = 2 ( ^ - + рН)или, при 20° Сг Н 22 = — ^ — + 2рН.у0,029329Величина Ж 2 , по смыслу уравнения, соответствует такому парциальному давлению водорода в окислительно-восстановительной системе,при котором в системе создается данное значение Eft.
Формулу, по которой вычисляют величину гН2, можно привести к виду:Ел = 0,029 гН2—0,058 рН илиEft=Л—0,058 рН.Отсюда ясно, что величина гН2 отражает ту же зависимость междуЕл и рН, как и приведенное выше уравнение для системы 2Н 2 0—4е - ^== F * : 0 2 + 4 H + . Аналогичную форму имеют уравнения, описывающие участие в ОВ-процессах оксидов железа.Окислительное состояние главнейших типов почвПрофильные кривые распределения ОВ-потенциалов для большинства автоморфных и гидроморфных почв можно подразделить на двеосновные группы.
Почвы первой группы характеризуются сравнительнооднородным окислительным профилем при некоторой общей тенденциик повышению или понижению окислительного потенциала вниз по профилю. Во вторую группу входят почвы с дополнительным грунтовымувлажнением; в таких почвах наблюдается резкая смена окислительного режима по профилю и величины ОВ-потенциалов быстро падаютв нижних оглеенных горизонтах: окислительные или умеренно окислительные условия сменяются в этих горизонтах восстановительными.Величины окислительных потенциалов и характер их профильногораспределения приведены на рис.
66. В дерново-подзолистых почвахлетом потенциалы верхних горизонтов близки к 450—550 мВ и их изменения сильно зависят от конкретных погодных условий. Минимальные значения ОВП в верхних горизонтах почв обусловлены микробиологической деятельностью и влиянием органического вещества как•фактора стимулирующего развитие микрофлоры. Повышение потенциалов в средней части профиля, по крайней мере частично, объясняетсявысоким содержанием свободных и слабо окристаллизованных соединений окисного железа.
В наиболее глубоких горизонтах дерново-подзолистых почв можно заметить тенденцию к падению ОВ-потенциалов;а этих горизонтах аэрация весьма ограничена. Наиболее ясно падениепотенциалов выражено в подверженных оглеению горизонтах.В профилях пойменных луговых и торфянистых почв величиныокислительных потенциалов ниже, чем в дерново-подзолистых, и ужев верхних горизонтах часто находятся в пределах 400—440 мВ. В верхней части профиля этих почв, как и в дерново-подзолистых, потенциалынесколько неустойчивые; ниже 20—30 см заметно отчетливое повышение потенциалов. Характерным отличием от дерново-подзолистых почвслужит резкое падение ОВ-потенциалов при переходе к водонасыщенным горизонтам почв.
В них потенциалы падают до 250—300 мВ иниже. Отсюда следует, что водонасыщенность почвы прямо или косвенно влияет на уровень ОВ-потенциалов, в частности за счет снижения поступления кислорода воздуха. Однако связь ОВП с влажностьюдалеко не всегда однозначна. Например, дождевая вода, обогащенная0 2 , может способствовать повышению окислительного потенциала.В черноземах, лугово-черноземных почвах, некоторых пойменныхлуговых и дерновых почвах окислительный профиль близок к профилюдерново-подзолистых почв. В верхних горизонтах этих почв потенциалыблизки к 500—550 мВ.
Равномерность распределения величин ОВП330по профилю зависит от глубины проникновения и равномерности пространственного распределения корневых систем, от степени перерытости профиля почвенными животными, скоплений карбонатов и другихфакторов.Влажные солончаки, болотные, лиманные почвы южных районовСССР характеризуются небольшими величинами окислительны* потен480о* 160а 180500=>>5U0I580I+100Eh,nB200^ 20406080100120' т160- IРис. 66. Изменение окислительного потенциала по профилю почв:1 — дерново-сильноподзолистая среднесуглинистая глееватая, 2 — дерново-сильноподзолистая легкосуглинистая, 3 — дерново-подзолистая супесчаная, 4 — дерновосильноподзолистая среднесуглинистая, 5 — лугово-болотная пойменная, 6 — торфянисто-железисто-глеевая, 7 — ожелезненный маломощный пойменный торфяник, 8 —лугово-глеевая тяжелосуглинистая, 9 — чернозем обыкновенный, 10 — лугово-черноземная, 11 — дерново-луговая пойменная, 12—13 — солончакциалов даже в верхних горизонтах, не превышающих +200 мВ и снижающихся вниз по профилю до —50ч—100 мВ.
Профильное распределение потенциалов в таких почвах может быть крайне неоднороднымиз-за быстрой вертикальной смены преобладающих элементарных процессов. В таких почвах могут чередоваться органогенные горизонты,331представленные скоплениями органических остатков типа наилков иливойлока, охристые горизонты скопления окисных соединений железа,яркие глеевые горизонты; в ильменно-болотных почвах часто выделяется сероводород. В таких условиях на общем фоне развития восстановительных процессов и низких величин ОВП можно наблюдать какрезкие скачки ОВ-потенциалов, так и сравнительно равномерное ихраспределение по профилю.Типы окислительно-восстановительных режимовКлассификация окислительно-восстановительных режимов основанана учете уровней окислительных потенциалов, при которых происходяткачественные изменения ОВ-процессов в почвах, сопровождающиесяизменением условий питания растений и направленностью почвообразовательного процесса.В первом приближении почвы можно разделить на две большиегруппы: почвы с преобладанием окислительных условий и почвы с преобладанием восстановительных процессов.
Первая группа включаетавтоморфные почвы и часть почв со слабо выраженным гидроморфизмом. Вторая группа включает болотные почвы, многие пойменные почвы, затопляемые рисовые почвы.Разделения почв на две большие группы по преобладанию окислительных или восстановительных процессов недостаточно для решения генетических и прикладных задач.Большая степень детализации предусмотрена в классификацииА.
И. Перельмана. Для зоны гипергенеза он выделяет 3 варианта окислительно-восстановительной обстановки: 1) окислительную; 2) восстановительную без сероводорода (глеевую); 3) восстановительную сероводородную. По А. И. Перельману, геохимические особенности приразвитии восстановительных процессов связаны не столько с величиной Ел, сколько с наличием или отсутствием сероводорода или егопроизводных.
Окислительная обстановка, по А. И. Перельману, характеризуется присутствием свободного кислорода или других сильныхокислителей; такие элементы, как железо, марганец, медь, сера, находятся при этом в высоких степенях окисления. При окислительнойобстановке величины Eft щелочных почв находятся в пределах +0,15 —+ 0,6—0,7 В, для кислых почв характерны величины выше 0,4—0,5 В.При восстановительной глеевой обстановке в воде нет кислорода (или•его очень мало), присутствуют СОг, СН4, сероводорода нет или егомало. В щелочной среде величины Eft ниже +0,15 В, в кислой — ниже+ 0,4+-+ 0,5 В. Для восстановительной сероводородной обстановки характерно отсутствие в водах свободного кислорода, присутствие значительных количеств сероводорода, метана, других углеводородов, щелочная среда; величины Eft ниже 0 и могут достигать —0,5ч—0,6 В.Соответственно этой классификации А.
И. Перельман выделяетследующие три ряда почв по особенностям протекающих в них окислительно-восстановительных процессов.Первый ряд — почвы с преобладанием окислительной среды.К ним автор относит автоморфные почвы (черноземы, каштановые,красноземы, буроземы, большинство почв пустынь и т. д.).Второй ряд — почвы с восстановительной глеевой обстановкой,объединяет заболоченные почвы с развитием устойчивых восстановительных глеевых процессов в постоянно переувлажненных горизонтахих профиля.Третий ряд — почвы с восстановительной сероводородной обстановкой, объединяет солончаки и солончаковые болотные почвы степей332я пустынь, переувлажненные сильно минерализованные сульфатнымиводами.На основе анализа экспериментальных данных И. С.
Кауричевпредложил детальную группировку почв по окислительно-восстановительным режимам. Эта группировка наиболее полно охватывает различные почвы и позволяет различать 4 типа окислительно-восстановительных режимов в почвах; 1) почвы с абсолютным господством окислительных процессов; 2) почвы с господством окислительных процессов; 3) почвы с контрастным окислительно-восстановительным режимом; 4) почвы с господством восстановительных условий по всему про-филю (табл. 84).
Существенная особенность этой группировки в том,Т а б л и ц а 84Группировка почв по окислительно-восстановительному режиму(по Кауричеву, 1979)ПримечаниеТип ОВ-режимаПочвы1. Почвы с абсолютнымгосподством окислительныхпроцессовавтоморфные почвы степей,полупустынь и пустынь; черноземы, каштановые, серо-коричневые, бурые полупустынные,сероземы,серо-бурыеи др.дерново-подзолистые, серыелесные, бурые лесные (неоглеенные), красноземы, солонцыстепные2. Почвы с господствомокислительных процессов3. Почвы с контрастнымОВ-режимом:а) почвы с развитиемсезонных восстановительных процессов вверхних горизонтах,б) почвы с развитием•оглеения в нижних горизонтах (грунтово-оглеенные),в) почвы с развитиемустойчивых восстановительных процессов внижней части профиляг) почвы с контрастнойсменой окислительнойобстановки по всемупрофилю.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
