Глава 12. ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР И ПОЧВЕННЫЙ ВОЗДУХ

М.А. Глазовская

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Фитоценология - геоботаника

Химия почвы

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Справочник агронома

Происхождение растений

Ботаника

Биология

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Фазовые изменения вещества в почвах

Твердая, жидкая и газовая фазы почвы — части постоянно функционирующей почвенной системы и находятся в тесном взаимодействии друг с другом и с внешней (по отношению к почве) средой

Многократные переходы вещества из одной фазы в другую, связанные с изменениями температуры, влажности, ритма биологических и биохимических процессов, в совокупности представляют современную динамику почв. Так, в почве всегда значительное количество кислорода и углекислоты растворено в почвенной влаге. Известно, что растворимость газов обратно пропорциональна температуре жидкости. Изменение температуры от 0 до 20° С снижает растворимость С02 примерно в два раза, а до 50° С — более чем в четыре раза.

Растворимость азота и кислорода также с повышением температуры понижается, но в несколько меньшей степени. Таким образом, каждое понижение и повышение температуры вызывает переход части газов из почвенного воздуха в раствор и обратно. Повышение концентрации СОг в растворе смещает реакцию его в сторону большей кислотности, усиливает агрессивность вод и переход части вещества из твердой фазы в раствор. Особенно повышается растворимость СаС03. Повышение концентрации С02 в почвенном воздухе, связанное с дыханием корней и деятельностью микроорганизмов, вызывает также переход СаС03 из твердой фазы в раствор.

Изменение концентрации С02 в почвенном воздухе и растворимости СаС03 вызывает, как показали исследования Е. А. Афанасьевой (1966), сезонную миграцию СаС03 в профиле черноземов.

Переход молекулярно- и коллоидно-растворенных веществ из жидкой фазы в твердую связан также с изменением концентрации растворов: повышением ее при испарении и усиленной транспира- ции в теплые периоды и понижением во влажные и прохладные сезоны года. При увеличении концентрации растворов начинается коагуляция коллоидов, кристаллизация легкорастворимых солей. С последним процессом связаны явления сезонного соленакопле- ния в почвах.

Фазовые переходы веществ в почвах вызывают окислительно- восстановительные процессы. Многие из них обратимы, и соединения элементов с переменной валентностью многократно переходят из твердой фазы в жидкую, из жидкой в газовую, и обратно. В почвах гумидных областей с периодическим переувлажнением широко распространены реакции окисления и восстановления (50) железа (Fe3+^=Fe2+) и марганца (Мп4+^=Мп2+). При восстановлении железа и марганца растворимость их углекислых солей и органометаллических комплексов повышается. Они переходят в раствор, могут перемещаться в пределах данного генетического горизонта или выноситься за его пределы. Именно за счет периодических восстановительных процессов образуются отбеленные глеево-элюви- альные горизонты.

При смене восстановительных условий окислительными происходит (при участии специфических микроорганизмов) сегрегация гидроокислов железа и марганца и формирование различного рода стяжений и конкреций.

Реакции денитрификации и нитрификации (N5+^N3+) сопровождаются при восстановлении переходом азота из водно-растворимых форм нитратов и нитритов в газовую фазу в виде аммиака NH3. При окислении и нитрификации идет обратный процесс. Те же явления происходят при десульфуризации и сульфуризации (S6+^S2+). Шестивалентная сера сульфатов твердой и жидкой фаз почвы переходят в двухвалентную. Последняя может оставаться в твердой фазе в форме сульфидов тяжелых металлов (FeS2 и др.) или переходить в состояние газа в форме сероводорода - H2S.

Окислительно-восстановительные условия в почвах характеризуются величиной окислительно-восстановительного потенциала почвы (в милливольтах) по отношению к нормальному водородному электроду и обозначаются индексом Eh:

Eh = 0,0291g в.

Окислительно-восстановительные процессы зависят от величины рН — в щелочной среде окисление идет при более низких значениях Eh, чем в кислой. Кислотно-щелочные условия окислительно- восстановительных реакций учитываются введением показателя гН2

Значения Eh колеблются от 750 ^В в хорошо аэрируемых прч- вах с окислительным режимом до 150 мВ в почвах переувлажненных с восстановительными условиями. В резко восстановительной сероводородной обстановке Eh опускается ниже нуля и приобретает отрицательные значения. Если окислительно-восстановительные условия характеризуются величинами гЯ2, они лежат в пределах от 10 В в восстановительной среде и до 35 В в окислительной.

В зависимости от водно-теплового режима, режима кислотно- щелочных условий и биологической активности рассмотренные выше процессы фазовых превращений веществ в почвах приобретают определенный ритм: суточный, сезонный, многолетний. В совокупности они характеризуют современную динамику почв. Изучение динамики почв имеет очень большое практическое значение, так как является научной основой для регулирования почвенных процессов и управления ими в целях повышения производительности почв.

К содержанию книги: МАРИЯ АЛЬФРЕДОВНА ГЛАЗОВСКАЯ - Общее почвоведение и география почв