Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 85

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 85)

B Feсовпадает с приближением к поверх­ности уровня почвенно-грунтовых води близ нижней границы такого гори­зонта окислительные потенциалы до­стигают 400 мВ; в этих условиях фор­мируется охристый горизонт; при бо­лее низких потенциалах ниже по про­филю образуется зона сильного оглеения. Закисное железо, поступающее счючвенно-грунтовыми водами к грани­12 3 4 5 6 7 8 9, 1011рНце B Fe , окисляется в результате нара­стания потенциалов и выпадает оса­Рис.

68. Области устойчивостидок гидроксида Fe(III).соединений железа(по ПонТрудно ожидать хорошую корре­намперума)ляцию между величиной окислитель­ного потенциала почвы и количествомFe 2+ , переходящего в различные вытяжки, например в вытяжку 1,0 н.H 2 S0 4 . Отсутствие корреляций объясняется двумя причинами. Во-пер­вых, с конкретной величиной ОВП связана не концентрация закисногожелеза, а отношение [Fe3+] : [Fe2+],как это следует из уравнения Нернста; во-вторых, что более важно,ь'ельзя сопоставлять величину по­тенциала, измеренную в почве, поч­венной суспензии или почвенном ра­створе, с количеством железа, пере­ходящего в кислотную вытяжку.В 1,0 н.

H 2 S0 4 растворяются мно­гие формы соединений железа, втом числе и такие, которые малоили вовсе не зависят от величиныпотенциала в почвенном растворе.При действии кислоты соотношениемежду Fe 3+ и Fe 2+ в вытяжке ока­/ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 рИзываются иными, чем они были внативном почвенном растворе илиРяс.

69. Областиустойчивостисуспензии.соединений марганца (по ПоннамСоединениямарганца. Диа­перума)грамма устойчивостивероятныхформ соединений марганца в коор­динатах рН — Eh приведена на рис. 69. Ион Мп2+ в кислой средеустойчив практически во всем диапазоне характерных для почв окисли337тельных потенциалов, но в нейтральных средах область его существо­вания ограничивается интервалами порядка 300 мВ. Двуокись мар­ганца в умеренно окислительных условиях может присутствовать прак­тически в любых почвах. Области существования Мп20з, Мп 3 0 4гМп(ОН) 2 и МпСОз ограничены сравнительно узкими диапазонамирН и Ей.Соединения серы.

Устойчивые соединения серы в почвах пред­ставлены в аэробных условиях сульфатами, в анаэробных — сульфи­дами. В незасоленных почвах при умеренно окислительном режиме'практически вся неорганическая сера находится в виде сульфатов.Соединения серы в обычных автоморфных почвах довольно быст­ро подвергаются окислительно-восстановительным трансформациям;направление процесса зависит от присутствующих в почвах форм сое­динений серы и величин ОВП. Элементарная сера в почвенных усло­виях неустойчива и быстро окисляется.

В окислении серы участвуютсульфобактерии; конечным продуктом окисления обычно бывают суль­фаты или серная кислота; в качестве промежуточных соединений по­являются сульфиты, тиосульфаты S2O32- и тетратионаты S ^ e 2 - , при­чем последние обнаруживаются в почвах со слабокислой реакцией,среды. В почвах со слабощелочной реакцией окисление идет быстрееи преобладают конечные продукты в виде сульфатов.В переувлажненных или в затопляемых почвах при потенциалах—100н—200 мВ протекают биохимические реакции восстановления1сульфатов до сульфидов.При затоплении почв, когда ОВП снижается до —100 мВ, сульфи­ды образуются в измеримых количествах уже через 2—3 дня, в после­дующем появляется сода.

Максимальные количества сероводорода врастворенном состоянии обычно обнаруживаются через 1—3 неделипосле затопления почвы, а затем оно начинает снижаться или в ре­зультате значительного расхода сульфатов, или за счет того, что вос­становительные условия способствуют появлению значительных коли­честв растворимых Fe и Мп, которые связывают S 2 - в практически не­растворимые FeS и MnS с произведениями растворимости, равнымисоответственно 5-Ю -18 и 2,5-10~10 (или 2,5-10~13, в зависимостиот формы соединения). Этот процесс препятствует потерям серы из за­топленных почв в виде H2S.

При малом содержании в почве железа,связывающего ион S 2 - , концентрация сероводорода может достигатьопасных для растений величин.Восстановлению сульфатов препятствует внесение в почвы раз­личных окислителей, в частности нитратов, двуокиси марганца.В модельных опытах полное окисление сульфидов под действиемкислорода воздуха удавалось наблюдать всего за 8 часов, причемтемпы окисления зависят от растворимости присутствующих в почвесульфидов. Если восстановление сульфатов идет только биохимиче­ским путем, то обратный процесс окисления сульфидов может осуще­ствляться и самопроизвольно за счет кислорода воздуха.Соединения фосфора. Поведение фосфатов в почвах зависит отвеличины рН, катионного состава почвенного раствора, содержания истепени окристаллизованности минералов полуторных окислов, в пер­вую очередь оксидов железа, от гумусного состояния почв.

Эти пока­затели связаны с окислительно-восстановительным режимом почвы, и.поэтому динамика, подвижность и доступность фосфора растениямтакже зависят от уровня ОВ-потенциалов, хотя фосфор в почвах пред­ставлен соединениями, в которых он имеет валентность + 5 .

Напри­мер, сорбция фосфатов в затопляемых почвах зависит от соотношений338.закисных и окисных форм соединений железа. В затопленных рисовыхпочвах сорбция фосфатов обусловлена гидроксидами Fe(II) и зави­сит об общего количества свободных окислов железа. При смене вос­становительных условий на окислительные главную роль в поглоще­нии фосфатов начинают играть плохо окристаллизованные или аморф­ные свежеосажденные гидроксиды Fe(III).При развитии восстановительных процессов труднорастворимыеформы соединений железа переходят в более мобильные закисные сое­динения, а это, в свою очередь, влияет на поглощение почвой фосфор­ной кислоты.

Образование закисных соединений железа сопровожда­ется повышением растворимости фосфатов. Но при смене анаэробныхпроцессов аэробными (по мере просыхания почв) закисное железолереходит в окисное и растворимость фосфатов вновь уменьшается.В результате периодической смены окислительных и восстановитель­ных процессов в таких почвах накапливаются относительно более под­вижные формы окисных соединений железа и отмечается преобладаниетруднорастворимых фосфатов Fe (III).Динамика фосфатов в почвах с контрастным окислительно-вос­становительным режимом обусловлена, по И. С. Кауричеву, следую­щими причинами:1) возможностью образования вивианита в период переувлаж­ненного состояния почв;2) уменьшением сорбционной активности соединений железа поотношению к фосфат-ионам при переходе железа в закисные формыи значительным увеличением активных адсорбентов фосфат-ионов при•образовании свежеосажденной гидроокиси железа;3) снятием пленок гидроксида железа с поверхности почвенныхминералов в период развития восстановительных процессов, что при­водит к большей подвижности фосфатов;4) образованием повышенного количества водорастворимых оргашических веществ в период переувлажнения почв, способствующимэнергичному их обмену на поглощенные почвой фосфат-ионы.При развитии временных восстановительных процессов превра­щению подвергаются как минеральные соединения фосфора в почве,так и органические.Соединения азота.

Наиболее важными циклами превращенийазота в почвах в связи с условиями их аэрации, а следовательно, и осо­бенностями ОВ-режима являются процессы нитрификации и денитри­фикации. Процессы нитрификации наиболее интенсивно развиваютсяпри хорошей аэрации в почвах; оптимальные окислительные потен­циалы для нитрификации лежат в пределах 0,35—0,55 В. Затруднениеаэрации резко подавляет нитрификацию, она затормаживается на ста­дии образования нитритов, а при развитии восстановительных процессов(анаэробиозис) полностью прекращается и в почве господствуют про­цессы денитрификации, с которыми связаны основные потери азота изпочвы.И. П. Сердобольский дал следующие градации окислительно-вос­становительных условий развития процессов денитрификации (В):>0,48нитраты0,48—0,34нитратынитриты0,34—0,20нитриты<0,20окиси азота,молекулярный азотОднако среднее (суммарное) значение окислительно-восстановитель­ного потенциала почвы не всегда может достаточно точно отразить339особенности развития окислительно-восстановительных процессов в от­дельных участках (микрозонах) почвенных горизонтов.

Поэтому денит­рификации может развиваться и в аэробных условиях, когда в почвен­ном горизонте формируются восстановительные очаги (например, вну­три структурных отдельностей).Для сокращения потерь азота в результате денитрификации, по­мимо приемов направленного регулирования водно-воздушного, а сле­довательно, и окислительно-восстановительного режима почв, особоезначение приобретает выбор форм внесения азотных удобрений, а так­же применение ингибиторов денитрификации.Регулирование окислительно-восстановительного режима достига­ется различными путями: осушением почв, затоплением, вспашкой*рыхлением, мульчированием, внесением з почвы органических компо­нентов, стимулирующих развитие микрофлоры. Если для переувлаж­ненных почв главной задачей является усиление окислительных про­цессов, то для многих почв степных и сухостепных районов можетбыть поставлена и обратная задача снижения окислительного потен­циала, что может способствовать мобилизации питательных эле­ментов.Одним из методов регулирования ОВП может быть изменениереакции почвенного раствора путем известкования кислых почв и кислования щелочных почв.К весьма распространенным почвам с неблагоприятным водновоздушным и окислительно-восстановительным режимом относятсяпочвы временного избыточного увлажнения, приуроченные к отрица­тельным элементам микрорельефа.

Характеристики

Список файлов книги