Результаты определения кислотности различных типов почв и ортштейнов показывают, что значения pH ортштейнов меньше почвенной величины (табл. 1).
Ортштейны, являясь биоминеральными телами, относятся к твердой фазе почв. Их взаимодействие с почвенным раствором определяется качественным составом и, в первую очередь, содержанием слагающих Fe, Mn-соединений и зависит от контрастности окислительно-восстановительного режима. Учитывая отличительные особенности ортштейнов, можно сказать, что актуальная кислотность этих новообразований определяется концентрацией ионов Н+, входящих в состав поверхностных комплексов адсорбированных на внешней поверхности ортштейнов, а потенциальная кислотность дополняется ионами Н+, входящими в состав новообразованного вещества ортштейнов.
Физико-химические свойства почв определяются процессами, происходящими в основном между ее твердой и жидкой фазами (почвенным раствором). При уменьшении концентрации раствора часть веществ поступает в него из твердой фазы почвы, и, наоборот, при увеличении концентрации часть веществ выпадает из раствора, присоединяясь к твердой фазе. Одной из важнейших характеристик почв является ее реакция среды (рН). Кислотность почв обусловлена наличием водородных ионов в почвенном растворе и содержанием обменных ионов H+ и Al+ в почвенном поглощающем комплексе. При определении кислотности выделяют два ее вида - активную или актуальную (кислотность непосредственно почвенного раствора) и потенциальную (кислотность почвенного раствора плюс дополнительное количество ионов H+, поступивших в раствор из слоя компенсирующих ионов при эквивалентном обмене).
Физические свойства ортштейнов находятся в непосредственной зависимости с условиями их формирования. Оглеение приводит к увеличению порозности и влажности ортштейнов. Причиной этому могут быть два противоположно направленных процесса. Первый связан с активной миграцией основных конкрециеобразующих элементов в анаэробных условиях в виде слабо окристаллизованных соединений и их осаждением на поверхности ортштейнов. Второй, наоборот, вызван диффузией коллоидных гидроксидов Fe и Mn из ортштейнов в почву. Накопление или потеря таких форм конкрециеобразующих элементов вызывает ощутимые изменения физических свойств ортштейнов, которые становятся более похожи на свойства почвенного мелкозема.
Порозность является одним из важнейших свойств почвы, характеризующих ее водный и воздушный режимы. Значения порозности отдельных агрегатов показывают, что в ортштейнах поры занимают значительно меньший объем. В ортштейнах бурозема оподзоленного величина порозности снижается с продвижением к нижней части профиля вслед за уменьшением порозности почвенных агрегатов. В агротемногумусово-глеевой типичной почве порозность ортштейнов размером 4-5 мм в нижней части профиля, наоборот, увеличивается.
Плотность твердой фазы ортштейнов оказалась выше плотности твердой фазы почвенной массы. При этом для ортштейнов, сформированных в различных горизонтах профиля, отмечается неоднородность по рассматриваемому признаку. Ортштейны гумусо-аккумулятивных горизонтов отличаются самой низкой величиной этого показателя. Плотность твердой фазы ортштейнов, также как и почв, увеличивается в нижних минеральных горизонтах бурозема оподзоленного и агротемногумусово-глеевой типичной почвы. В аллювиальных слоистых почвах на фоне увеличения плотности твердой фазы вниз по профилю в почвенном материале закономерного увеличения этого показателя в ортштейнах не происходит. Как правило, ортштейны с максимальной плотностью твердой фазы формируются в средней части профиля. Близкие показатели плотности твердой фазы ортштейнов, сформированных в разных типах почв, вероятно, обусловлены их единым происхождением, а также более высоким, по сравнению с почвенным мелкоземом, содержанием конкрециеобразующего компонента и его частичной окристаллизацией.
Значения естественной влажности отражают влажность образца на момент отбора. Влажность ортштейнов всегда меньше влажности почв. При проявлении процессов оглеения содержание влаги в ортштейнах увеличивается, и разница между величиной влажности в почвах и ортштейнах сокращается.
Рис. 1. Физические свойства ортштейнов и вмещающих горизонтов различных типов почв
Результаты определения физических свойств ортштейнов и их сравнение с аналогичными свойствами почвенного мелкозема представлены на рисунке 1.
Результаты исследований и их обсуждение
Данные, полученные в результате исследований, подвергали статистической обработке с использованием формул и компьютерных программ Statistic и Excel [4].
Изучение отдельных свойств ортштейнов проводилось на материале, выделенном из трех типов почв (бурозем оподзоленный, агротемногумусово-глеевая типичная, аллювиальная слоистая типичная), с отличными показателями рассматриваемых параметров. Ортштейны выделяли из почвы методом мокрого просеивания через мелкоячеистые (0,5 мм) капроновые сита с предварительным отмачиванием в воде и последующей декантацией. Дальнейшая очистка ортштейнов от посторонних примесей проводилась в лабораторных условиях с помощью электромагнитного сепаратора марки 138Т (Россия) при силе тока 10 А, что стало возможным за счет высокого содержания в ортштейнах высокодисперсных гидроксидов железа, обладающих магнитными свойствами [1]. Для изучения основных физических свойств ортштейнов были определены: естественная влажность (весовым методом), плотность твердой фазы (весовым методом) и порозность отдельных агрегатов (парафиновым методом) [5]. Определение порозности отдельных агрегатов выполнено на ортштейнах и почвенных отдельностях размером 4 – 5 мм, ортштейны такого размера формируются лишь при определенном сочетании условий конкрециебразования, поэтому установить эту величину во всех опытных образцах не представлялось возможным.
Материалы и методы исследований
Задачей настоящей работы является изучение основных физических и физико-химических свойств ортштейнов, выделенных из разных типов почв.
Физико-химические и физические свойства ортштейнов определяются направленностью основного почвообразовательного процесса и корректируются в зависимости от накладывающихся. Как и в почве, характеристики физических и физико-химических показателей в ортштейнах зависят от элементного состава, содержания влаги, органических и минеральных составляющих, характера упаковки частиц и структурных отдельностей и т.д. Немногочисленные исследования свойств выявили сходство между величиной показателей в ортштейнах и вмещающих горизонтах почв. Однако в большинстве случаев изучение свойств ортштейнов проводилось выборочно на одном, редко двух типах почв, а порой даже на отдельных горизонтах почвенного профиля. В настоящее время в почвоведении установлен и утвержден целый ряд параметров, характеризующих форму и вещественный состав ортштейнов, на основании которых можно определить условия их формирования [2, 6]. Имеющиеся результаты экспериментальных исследований физических и физико-химических свойств ортштейнов весьма разрозненны, и определение каких-либо зависимостей по ним достаточно проблематично.
Ортштейны представляют собой плотные, минеральные стяжения и являются самостоятельными природными телами с определенным внутренним строением, составом и свойствами, которые существенно отличаются от почвенных. Всестороннее изучение ортштейнов имеет большое теоретическое значение для выявления местных особенностей процессов почвообразования и функционирования почвенного покрова в целом. На основании результатов исследования ортштейнов можно судить об интенсивности и направленности процессов трансформации первичных и вторичных минералов, аккумуляции элементов в почве, поглощении ионов из почвенного раствора твердыми частицами и обратный переход из твердой фазы и т.п. Формирование ортштейнов сопровождается усложнением их организации, изменением существующих и появлением новых характерных особенностей.
1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения РАН
ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЕННЫХ ОРТШТЕЙНОВ
Биологические науки
ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЕННЫХ ОРТШТЕЙНОВ - Биологические науки - Современные проблемы науки и образования
Комментариев нет:
Отправить комментарий