Материал: Pochvovedenie_Kovda_chast1

Аргументов, как фактических, так и концептуальных, много как в пользу первой точки зрения, так и второй. Пока этот спор нельзя считать однозначно решенным из-за отсутствия надежных методов идентификации и количественного определения почвен­ ных минералов, особенно глинистых.

Дело в том, что на минералогический состав почв оказывает влияние очень большое количество факторов: минералогический и химический состав исходной почвообразующей породы, биокли­ матическая обстановка почвообразования, соотношение рН и окислительно-восстановительного потенциала среды, условия дренажа, присутствие катионов в среде, возраст выветривания

ипочвообразования, присутствие хелатизирующих органических компонентов в среде. Разнообразие их сочетаний дает соответ­ ствующее разнообразие минеральных ассоциаций в почвах и в отдельных горизонтах почвенного профиля. К этому добавляется

иперемещение минералов в пределах профиля и в сопряженных почвенно-геохимических ландшафтах с водными и эоловыми потоками, а в почвенном профиле потоки могут быть как нисхо­ дящими, так и восходящими. Соответственно, практически во всех почвах можно обнаружить почти все группы глинистых минералов, хотя в разных соотношениях.

Есть определенные типы почв, характеризующиеся специфи­ ческим минералогическим составом: в вулканических почвах (андосолях) имеется большое количество первичного вулканиче­ ского стекла и вторичных аллофанов; в илистой фракции вертисолей преобладает монтмориллонит; ферраллитные почвы, в частности красноземы, состоят почти нацело из трех компонен­ тов — кварца, каолинита и минералов группы оксидов железа и алюминия; в болотных почвах преобладают вивианит и оксиды железа, в окисленных маршевых и мангровых почвах преобла­ дает ярозит; для ряда типов почв характерна вторичная аккуму­ ляция карбонатов и гипса; в солончаках характерны те или иные соли, состав которых определяется типом засоления.

Некоторые минералоги считают, что весь минералогический состав почв унаследован от почвообразующих пород и в процессе почвообразования вторичное минералообразование не имеет мес­ та, а лишь происходит перераспределение тех или иных мине­ ральных ассоциаций в пределах почвенного профиля. С этой ор­

со специфической минералогией и, во-вторых, развитие почв на коренных породах, когда выветривание и почвообразование про­ текают одновременно и физически совпадают в единой толще коры выветривания (элювия) породы. Есть основания считать, что неосинтез минералов в почвах имеет место, но пока вопрос остается открытым. Нужны модельные эксперименты, необходи­ мо точное знание условий образования почвы.

Что же касается роли минералогического состава почв в определении их свойств, то она никак не может недооцениваться.

90

От него зависят практически все свойства почвы и особенно специфические свойства почв, определяющие их плодородие: резерв питательных элементов, водно-физические свойства, по­ глотительная способность во всех видах, наличие доступных элементов питания растений и т. д.

Глава четвертая

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ПОЧВ

4.1. Общий химический состав почв

Почва является самой верхней частью коры выветривания ли­ тосферы и поэтому в общих чертах наследует ее химический состав. Однако, представляя собой одновременно продукт воз­ действия на литосферу живого вещества, почва в содержании ряда элементов приобретает существенные отличия. Как видно из приведенных в табл. 13 данных, в литосфере и в почве около половины составляет кислород; второе место занимает кремний (приходится почти четвертая часть); следующую по порядку со­ держания группу, примерно десятую часть, образуют алюминий и железо; еще меньшую долю, всего лишь несколько процентов, составляют кальций, магний, натрий, калий и, наконец, на все остальные элементы, исключая углерод, приходится менее одного процента. В природной «живой» почве, кроме того, представлены всегда органическое вещество, вода, газы. К числу наиболее ярких отличий химического состава почвы относится резкое возрастание в ней содержания углерода (в 20 раз) и азота (в 10 раз), обусловленное влиянием биогенных факторов. Поэ­ тому же при сохранении общего порядка содержания элементов заметно возрастает количество кислорода и водорода, как эле­ ментов воды, на фоне уменьшения содержания алюминия, желе­ за, калия, кальция, магния.

Если представить себе в общем виде почву как систему ато­ мов химических элементов, то эта система окажется состоящей практически полностью из атомов кислорода и кремния, среди массы которых, концентрируясь в тех или иных точках и давая определенные минеральные и органические соединения, изредка встречаются атомы других элементов. Поскольку основная часть почвенной массы (за исключением гумуса и органических остат­ ков) представлена минеральными частицами, валовой химиче­ ский состав почвы в преобладающей мере определяется составом и количественным соотношением формирующих ее минералов. Как было показано в предыдущем разделе, основную долю круп¬ ных фракций почвы составляют кварц и полевые шпаты, а тон-

91

Т а б л и ц а 13. Среднее содержание химических элементов в литосфере и почвах в % по массе (А. П. Виноградов, 1950)

кодисперсных фракций — глинистые алюмосиликаты при зна­ чительно меньшем содержании остальных минералов.

В соответствии с этим в валовом химическом составе почв преобладают кислород и кремний, в меньшей мере алюминий, и в очень небольшом количестве присутствуют железо, титан, кальций, магний, калий, натрий: другие элементы присутствуют

вмикроколичествах.

4.2.Химический состав гранулометрических фракций почвы

Распределение химических элементов по отдельным грану­ лометрическим фракциям также неравномерно в соответствии с различиями в их минералогическом составе. Наиболее высокое

Т а б л и ц а 14. Валовой состав гранулометрических фракций песчаного подзола севера Русской равнины, % на прокаленную почву

(В. Д. Тонконогов, 1971)

92

содержание кремния в обогащенных обломочным кварцем фракци­ ях размером более 0,25 мм; в более тонких фракциях увеличивает­ ся участие полевых шпатов и других первичных, в особенности железосодержащих, минералов и в связи с этим растет содержа­ ние алюминия, железа и других элементов.

Резкая смена минералогического состава в илистой и отчасти тонкопылеватых фракциях, где преобладают относительно бога­ тые алюминием и железом глинистые минералы, соответственно отражается и на валовом химическом составе этих фракций. Сказанное иллюстрируется данными валового химического состава различных гранулометрических фракций песчаного под­ зола (табл. 14).

Как видно из приведенных данных, содержание SiO2 законо­ мерно падает по мере уменьшения размеров фракций при соот­ ветственном увеличении содержания Аl2О3 и Fe2O3. Очевидно, что в зависимости от гранулометрического состава почвообразующих пород и почв будет соответственно меняться и их валовой химический состав. Последний, таким образом, в значительной мере является функцией гранулометрического, а в итоге мине­ ралогического состава, что отчетливо видно из приведенных в табл. 15 данных по валовому химическому составу различных рыхлых почвообразующих пород.

4.3. Изменение химического состава по профилю почвы

Различия в валовом химическом составе отдельных гори­ зонтов почвенного профиля, при однородной почвообразующей породе, используются для суждений о химических преобразова­ ниях породы и дифференциации профиля в процессе почвообра­ зования. Существенные различия в составе горизонтов харак­ терны для почв с элювиально-иллювиально дифференцированным

Однако сами по себе данные химического состава не дают осно­ ваний для суждения о характере процесса, приводящего к про­ фильной дифференциации валового состава. В частности, оди­ наковый химический профиль почвы может образоваться в результате оподзоливания (разрушение минералов в кислой среде вверху и вынос продуктов разрушения в иллювиальную часть или за пределы профиля), обезиливания (иллимеризации, партлювации, лессивирования) (вынос тонких частиц в иллюви­ альную часть без их разрушения), отбеливания (снятие желе­ зистых пленок с крупных частиц вверху и вынос соединений

93

минералов в восстановительных условиях вверху и вынос про­ дуктов разрушения в иллювиальную часть) или в результате совместного действия нескольких из перечисленных процессов Для разделения этих процессов и соответственно почв, сформи­ рованных ими, приходится привлекать данные других анализов почвенного профиля, в частности гранулометрического, минера­ логического и ряда специфических анализов различных вытяжек

элювиально-иллювиально дифференцированной почве Московской области и ее

В качестве примера можно отметить, что данные для почвы в табл. 14 свидетельствуют о вероятном образовании ее в процес­ се оподзоливания (элювиально-иллювиальная дифференциация состава по профилю, разный состав ила в элювиальном и иллю­ виальном горизонтах, причем отличный от состава ила породы)

94

Однако в этой почве процесс оподзоливания сопровождается отбеливанием, о чем свидетельствует существенно большая дифференциация по железу, чем по алюминию. С другой сторо­ ны, данные табл. 16 не дают оснований для однозначных сужде­ ний: здесь более вероятно развитие процессов лессивирования наряду с некоторым отбеливанием при отсутствии оподзоли­ вания.

Некоторую помощь в интерпретации данных анализа валового состава почв могут оказать критерии, перечисленные в табл. 17, но и они отнюдь не всегда оказываются достаточными.

Различия в составе отдельных гранулометрических фракций значительно затрудняют использование результатов валового химического анализа для оценки педогенных изменений в профи­ ле исходно гранулометрически неоднородных почв, например, на двучленных или слоистых отложениях.

При элювиальной или элювиально-иллювиальной дифферен­ циации профиля почв по содержанию ила в связи с почвообра­ зованием, например в подзолистых и лессированных, изменения в общем валовом химическом составе по горизонтам могут быть обусловлены только перераспределением относительно богатого полуторными оксидами ила и не позволяют еще сами по себе делать выводы о характере химических изменений в минеральных составляющих почвенной массы. Наиболее достоверно об этом можно судить на основе валового химического анализа каждой из гранулометрических фракций, однако этот способ очень трудо­ емок и применяется лишь при специальных углубленных иссле­ дованиях генезиса почв.

Для суждения об изменении в профиле почвы валового хими­ ческого состава суммы фракций крупнее 0,001 мм, представлен­ ных почти целиком первичными минералами, может быть при­ менен расчетный метод с использованием данных по валовому составу почв в целом и илистой фракции, а также гранулометри­ ческому составу, пример которого приведен в табл. 16. Для

где Rx — валовое содержание оксида, приходящегося на долю ила, % на прокаленную почву в целом; d — потеря при прокали­ вании ила, % к илу; С — содержание ила, % к мелкозему; R0 — валовое содержание оксида в иле, % на прокаленную на­ веску ила; В — потеря при прокаливании почвы, % к мелкозему.

Вычитая из общего содержания оксида в мелкоземе значение Rx, получим содержание оксида, приходящееся на долю крупных фракций. С учетом процентного содержания крупной фракции производится расчет на 100 г крупной фракции, что позволяет сравнивать между собой валовой состав крупной фракции раз-

95