Глава XIV. МИГРАЦИЯ И АККУМУЛЯЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА, МАРГАНЦА, АЛЮМИНИЯ В ПОЧВАХ

В.А. Ковда

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Книги Докучаева

Фитоценология

Химия почвы

Происхождение жизни

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Справочник агронома

Удобрения

Происхождение растений

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Общая биология

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Индустриальная деятельность человека значительно меняет природную биогеохимию железа, марганца, алюминия. Их технофильность выражается индексами 108, 108, 107 соответственно (Перельман, 1973). Годичное потребление в хозяйстве составляло в 1970 г. алюминия и железа 106- 107т, а марганца 104-105т (Сеферович, 1974). Водные мелиорации меняют условия миграции железа, магния, алюминия в почвах. При избыточном орошении и переувлажнении почв железо и марганец переходят в подвижные хелатные соединения с фульвокислотами, с чем связаны явления гид- рофилизации слитизации гумусовых почв при переполивах. Концентрация Fe2+ и Мп2+ при низком ОВ-потенциале в водах рисовых полей (менее 200 мВ) достигает 60—120 мг/л, что уже токсично для растений. Появление Мп2+ в почвах во время оттепелей вызывает угнетение и гибель озимых. Миграция соединений железа и марганца обычно слабеет в присутствии кальция и фосфорных удобрений при хорошем дренаже и аэрации.

Осушение и освоение приморских заболоченных и засоленных почв вследствие окисления сульфидов железа и марганца приводят к образованию растворимых токсических соединений сернокислого железа.

Наряду с раздельной аккумуляцией соединений кремнезема и полуторных окислов широко рапространены процессы неосинтеза и аккумуляции продуктов их взаимодействия, т. е. вторичных глинных минералов.

Как ни малы действующие концентрации соединений железа, марганца, алюминия, кремния в разбавленных грунтовых и поверхностных водах, при большой длительности и определенной направленности процессов их роль в неосинтезе глин, их составе и степени аккумуляции является очень важным генетическим фактором образования почв. Синтез аллофаноидов при обычной температуре в лабораторных условиях был доказан многочисленными экспериментами ученых многих стран. И.Д. Седдецкий (1937), пожалуй, был первым, кто экспериментально доказал возможность за 3—4 года получить кристаллический монтмориллонит из аморфного алюмосиликатного геля при низких температурах. С тех пор экспериментальными и полевыми данными многократно доказано, что монтмориллонит и другие смектиты постоянно образуются в почвенных условиях, особенно в аккумулятивных ландшафтах.

Образование глинных минералов в остаточной коре выветривания в элювиальных и иллювиальных горизонтах почв представляет собой одну из наиболее распространенных форм оглинения почв. Неясно, однако, всегда ли оглинение элювиально-иллювиального типа происходит путем нисходящих токов и взаимодействия растворенных соединений или имеют место также иллимеризация и лессиваж, т. е. нисходящее перемещение и иллювиирование высокодисперсных глинных суспензий или их гидрозолей.

По-видимому, оба процесса существуют в природе. Однако наряду с элювиально-иллювиальным оглинением существует гидро генное (гидро- аккумулятивное) оглинение при испарении и транспирации движущегося потока грунтовых и поверхностных вод. Здесь могут быть два случая. Во-первых, прямой неосинтез глин в капиллярно-пленочной воде из соединений кремнезема и полуторных окислов в разных соотношениях. Во-вто- рых, ресиликация ранее выпавших в осадок окислов алюминия или железа приносимыми растворами кремнезема. И в этом случае колебания в соотношениях кремнезема и полуторных окислов могут быть очень широкими в зависимости от климата и баланса веществ. Во многих случаях оглинение флювиогляциальных и аллювиальных песков и суглинков, образование глинистого хардпена, плотных слитых горизонтов связано со второй группой процессов (выпадение из восходящих капиллярных растворов).

Предпосылки для синтеза глинных минералов в автоморфном и гидро- морфном почвообразовании всегда существуют, так как исходные компоненты — растворы кремнезема, соединения алюминия и железа в почвенных и грунтовых водах всегда имеются. Так, в лизиметрических водах дерново-подзолистых почв Подмосковья обнаружены: 10—20 мг/л Mg, 50— 70 мг/л Са, 4-5 мг/л Si и 1—1,2 мг/л А1. При этом все железо, 50—70% алюминия и 30% кремния связаны с подвижным органическим веществом (Левин, Субботина, 1963). Движение вод по уклону местности, их транспира- ция и испарение, разрушение в них органических веществ неизбежно приводят к осаждению названных компонентов и к их накоплению в грунтах, донных отложениях озер и дельтовых протоках, в почвах.

Ф.И. Левин изучал состав коллоидного осадка, который появлялся при длительном стоянии лизиметрических вод. Потеря при прокаливании составляла 43,7% (в том числе 12,4% углерода); минеральная часть — 56,3% (ее состав: А1203 - 48,20; Р205 - 24,79; Si02 - 17,08; Fe203 - 1,31; Mg0-0,97; S03 - 0,78; Ca0-0,60; MnO - 0,05). Вероятно, в данном случае был свежеосажденный алюмосиликатный коагель и фосфат алюминия.

Осадки гидроокислов алюминия, железа, марганца очень часто образуют буроватые и белесые налеты и корочки на поверхности почв тайги и тропических лесов. Очень интересны наблюдения за появлением опалесцирующе- го материала и осадков в растворах, выделенных из таежных почв Приамурья. Их анализ показал, что это кремнезем и полуторные окислы (Славный, 1969).

И.И. Гинзбург (1968) обнаружил в лабораторных опытах по выветриванию измельченных минералов, что на поверхности зерен минералов образуется пленка чистого Si02 или чаще вторичного алюмосиликата состава А1203 • 6Si02, которая как бы защищает минерал от дальнейшего разрушения.

Таким образом, ареал вторичной аккумуляции соединений А1 и Si весьма широк, но они "несовместимы" как мигранты: оба компонента, появляясь в растворах, весьма быстро и полно взаимодействуют с образованием вторичных минералов. Растворы или осадки соединений алюминия являются геохимическими ловушками для растворенных соединений кремнезема, и, наоборот, осадки аморфного кремнезема сорбируют глинозем.

Эффект такого соосаждения и накопления глин особенно заметен в поймах, дельтах, в донных отложениях мелководий, в зоне капиллярной каймы гидроморфных почв. Конечно, этот процесс включает не только глино- образование, но и накопление различных других вторичных минералов. Так, гидрогенное образование монтмориллонита в террасовых почвах Аракса (Армения) сопровождается накоплением углекислого кальция и легкорастворимых солей. То же установлено для Венгерской низменности.

Обычно свежий аллювий имеет упрощенный минералогический состав. С возрастом нижние горизонты аллювия поймы и надпойменных террас под воздействием капиллярного подъема влаги и испарения обогащаются вторичными глинными минералами, а также солями. Состав этих минералов зависит от химического состава грунтовых вод и типа баланса веществ (накопительный, транзитный и т. д.). Минерализованные грунтовые воды обогащают аллювий легко растворимыми и мало растворимыми солями, минералами группы монтмориллонита или гидрослюд, кремнеземом, полуторными окислами. Опресненные воды обогащают аллювий соединениями кремнезема, глиноземом, глинными минералами. Испарение железистых восстановленных грунтовых вод вызовет гидрогенное накопление конкреций, прослоев, плит окислов железа, марганца, ортзандов, фосфатов, гумуса. Примеры совместного нахождения окислов-глинообразователей (А1203, Fe203, Si02) были приведены выше, применительно к гидроморф- ным почвам умеренного пояса.

К содержанию книги: Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова