Страница 3
Химические соединения в почве
Химические элементы, взаимодействуя между собой, приводят к возникновению химических новообразований в почве - результат химических процессов, которые приводят к возникновению различного рода соединений. Эти соединения могут или осаждаться на месте образования, или, перемещаясь с почвенным раствором в горизонтальном и вертикальном направлениях, выпадать на некотором (иногда значительном) расстоянии от места своего возникновения.
По форме химические новообразования разделяют на выцветы и налеты; корочки, примазки, и потеки; прожилки и трубочки, конкреции. Химические новообразования представлены легкорастворимыми солями, гипсом, углекислой известью, оксидами железа, алюминия и марганца, закисными соединениями железа, кремнекислотой, гумусовыми и другими веществами.
Цвет почвы определяется окраской тех веществ, из которых она слагается. Важные для окраски почв следующие группы веществ:
1. гумус;
2. соединения железа;
3. кремнекислота, углекислая известь.
Гумусовые вещества обусловливают черную, темно-серую и серую окраски. Соединения оксидов железа окрашивают почву в красный, оранжевый и желтый цвета, закиси железа - всю почву или отдельные горизонты или участки окрашивает в сизые и голубоватые тона. Встречающийся, например, в болотных почвах вивианит: [Fe3(PO4)2 . 8H2O] придает им зеленовато-голубой оттенок. Кремнезем (SiO2), углекислый кальций(CaCO3) и каолинит (H2Al2Si2O8 . H2O) обусловливают белую и белесую окраски. В ряде случаев заметную роль в приобретении почвы белесоватых оттенков могут играть гипс(CaSO4 . 2H2O) и легко растворимые соли (NaCI, Na2SO4 . 8H2O и др.).
Минеральная часть почвы в значительной степени обусловлена химическим составом
горных пород литосферы, имеется сходство почвы с литосферой по относительному содержанию отдельных химических элементов. Как в литосфере, так и в почве на первом
месте стоит кислород, на втором - кремний, затем алюминий, железо и т. д.
Однако в почве по сравнению с литосферой в 20 раз больше углерода и в 10 раз больше
азота. Накопление этих элементов связано с жизнедеятельностью организмов, в которых содержится углерода 18%, азота 0,3% на живое вещество (по А. П. Виноградову).
В почве больше чем литосфере, кислорода, водорода (как элементов воды), кремния
и меньше алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия и других элементов, что является следствием процессов выветривания и почвообразования. Процессы выветривания горных пород, переотложения их продуктов приводят к образованию рыхлых пород различного химического состава, покрывающих большую часть суши и являющихся главным почвообразующими породами. В верхних горизонтах этих пород формируются почвы.
Химический состав рыхлых пород обуславливается как химическим составом продуктов выветривания первичной горной породы, так и теми изменениями, претерпели продукты выветривания при отложении. При этом процентное содержание отдельных химических элементов или их окисей может быть вызвано как абсолютным изменением
количества каждого из них, так и относительным за счет уменьшения или увеличения других элементов.
Содержание кремнезема в рыхлых породах почти всегда выше чем в магматических, но
сильно колеблется в зависимости от генетического типа почвообразующей породы, от
ее механического состава. Увеличение количества SiO2 связано с обогащением рыхлых пород кварцем в процессе выветривания, а также переотложением продуктов выветривания,
их сортировкой.
Обогащение кварцем происходит не только вследствие разрушения других минералов,
но и в результате новообразования вторичного кварца из кремнезема, отщепляющегося
при выветривании.
В песчаных породах содержится более 90 % кремнезема, в суглинистых и глинистых
его количество снижается до 50 - 70 %, а содержание Al2O3, Fe2O3 и других окисей возрастает. Связанного кремнезема в рыхлых породах меньше, чем в магматических, так
как он частично выщелачивается в процессе выветривания. Менее подвижные полутораокиси железа и алюминия накапливаются в рыхлых породах. Эти закономерности
отчетливо выявляются химическим анализом бескварцевой части пород. Потеря связанного кремнезема (десиликация) и накопление окисей алюминия и железа хорошо иллюстрируются
расчетом молярных отношений SiO2 : Al2O3 или SiO2 : R2O3 в илистой фракции почв и пород.
Выбор отношения SiO2 : R2O3 оправдывается особенно в тех случаях, когда имеется относительная или абсолютная аккумуляция в коре выветривания железа.
С.В. Зони (1969) предложил следующие разделение коры выветривания по молярным
отношениям SiO2 : R2O3 в илистой фракции:
1. Аллитные (SiO2 : R2O3<2,5) с подразделением на аллитные (Al2O3резко преобладает надFe2O3), ферраллитные(Al2O3преобладает над Fe2O3 ) и ферритные (Fe2O3преобладает над SiO2и Al2O3не только в илистой фракции, но и в коре в целом).
2. Сиаллитные (SiO2: R2O3<2,5) с подразделением на сиаллитные и феррсиаллитные. Для последних характерно суженное отношение SiO2 : Fe2O3.
Наиболее подвижны среди продуктов выветривания простые соли; растворимость их тем больше, чем ниже валентность их ионов. Поэтому оснований в рыхлых породах и почвах в среднем меньше, чем в литосфере. Во влажном климате рыхлые породы обеднены основаниями,а в засушливом основания накапливаются.
По содержанию щелочноземельных и щелочных оснований почвообразующие
породы делятся на засоленные, карбонатные и выщелоченные. По Антипову -
Каратаеву (1958), в выщелоченных породах содержится не более 1 - 3 %
каждого из окисей кальция, магния, натрия, калия. Карбонатные содержат
значительное количество ( до 15 - 20 % ) карбонатов кальция (CaCO3 ).
В засоленных породах на ряду с карбонатами кальция много сульфатов и хлоридов
кальция, магния и натрия
Химический состав почвообразующей породы отражает в известной мере ее механический и минералогический состав. Песчаные породы, богатые кварцем,
состоят преимущественно из кремнезема. Чем тяжелее механический состав породы, тем больше в ней высокодисперсных вторичных минералов, а следовательно, меньше кремнезема, больше полутора окисей алюминия, железа, химически связанной воды, в породах сиаллитного типа больше также окисей калия и магния.
Почвы наследуют геохимические черты исходного материала почвообразующих пород:
Богатство породы кремнеземом сказывается на содержании его в почве; почвы, развиваю -
щиеся на карбонатной породе - имеют и больше кальция; засоленность почвообразующей
породы - источник засоления почвы. Однако материнская порода в процессе почвообразова -
ния изменяется. В зависимости от типа почвообразования происходят изменения в содер -
жании и распределении по профилю почвы различных химических элементов. Каждый тип
почвы приобретает характерную дифференциацию на горизонты с оприделенным химическим составом. В сравнении с почвообразующей породой верхние горизонты дерново-подзолистых почв обогащены кремнеземом и меньше содержат окисей алюминия
и железа. Состав приобладающих окисей для черноземов остается почти неизменным.
Для всех почв в отличие пород характерно накопление органического вещества в верхних
Горизонтах, с которым связана аккумуляция биологически важных элементов - углерода, азота, а для многих почв также фосфора, серы, кальция.
Эта особенность химического состава почв подчеркивает самостоятельную химическую
природу почв, отличающую ее от горной породы. Характер и масштаб изменений, которые
претерпевает порода, обусловливаются факторами почвообразования. Химический состав
почв постоянно изменяется в соответствии с непрерывностью процессов выветривания и
почвообразования.
|