ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 8802
Скачиваний: 18
почвенную
воду
,
содержащую
растворенные
соли
органоминеральные
и
органи
-
ческие
соединения
,
газы
и
тончайшие
коллоидные
золи
.
В
.
И
.
Вернадский
считал
почвенные
растворы
одной
из
важнейших
категорий
природных
вод
, «
основным
субстратом
жизни
», «
основным
элементом
механизма
биосферы
».
К
.
К
.
Гедройц
,
А
.
Г
.
Дояренко
,
С
.
А
.
Захаров
,
А
.
А
.
Роде
,
П
.
А
.
Крю
-
ков
,
Н
.
А
.
Комарова
,
Е
.
И
.
Шилова
внесли
существенный
вклад
в
разработку
ме
-
тодов
выделения
и
особенно
в
изучение
состава
и
динамики
почвенных
раство
-
ров
.
Наиболее
существенным
источником
почвенных
растворов
являются
атмо
-
сферные
осадки
.
Грунтовые
воды
также
могут
участвовать
в
их
формировании
.
В
зависимости
от
типа
водного
режима
почвы
участие
грунтовых
вод
может
быть
систематическим
(
выпотной
или
застойный
водный
режим
)
и
периодическим
(
пе
-
риодически
выпотной
водный
режим
).
При
орошении
дополнительным
резервом
влаги
для
почвенных
растворов
становятся
поливные
воды
.
Атмосферные
осадки
,
поверхностные
воды
,
росы
,
грунтовые
воды
,
попадая
в
почву
и
переходя
в
категорию
жидкой
ее
фазы
,
изменяют
свой
состав
при
взаимо
-
действии
с
твердой
и
газообразной
фазами
почвы
,
с
корневыми
системами
расте
-
ний
и
живыми
организмами
,
населяющими
почву
.
Образующийся
почвенный
рас
-
твор
в
свою
очередь
играет
огромную
роль
в
динамике
почв
,
питании
растений
и
микроорганизмов
,
принимает
активное
участие
в
процессах
преобразования
ми
-
неральных
и
органических
соединений
в
почвах
,
в
их
передвижении
по
профилю
.
Содержание
влаги
в
почвах
,
а
следовательно
,
и
количество
почвенного
рас
-
твора
могут
колебаться
в
очень
широких
пределах
,
от
десятков
процентов
(
вода
занимает
практически
всю
порозность
почвы
)
до
единиц
или
долей
процентов
,
когда
в
почве
находится
лишь
адсорбированная
вода
.
Физически
прочносвязан
-
ная
вода
(
гигроскопическая
и
отчасти
максимальная
гигроскопическая
)
пред
-
ставляет
собой
так
называемый
нерастворяющий
объем
почвенной
воды
,
поэто
-
му
она
не
входит
в
состав
почвенного
раствора
как
такового
.
Не
успевают
стать
специфически
почвенным
раствором
и
гравитационные
воды
,
быстро
просачи
-
вающиеся
через
почвенные
горизонты
по
крупным
трещинам
и
ходам
корней
.
Таким
образом
,
почвенный
раствор
включает
все
формы
капиллярной
,
рыхло
-
и
относительно
прочносвязанной
воды
почвы
.
10.1.
Методы
выделения
почвенных
растворов
Для
выделения
и
изучения
почвенных
растворов
в
зависимости
от
условий
и
задач
исследования
применяются
различные
методы
.
I
группа
методов
:
выделение
и
изучение
почвенного
раствора
при
помощи
водных
вытяжек
,
т
.
е
.
извлечение
раствора
добавлением
к
почве
воды
в
количест
-
ве
,
значительно
превышающем
навеску
почвы
(
наиболее
часто
применяемое
со
-
отношение
почва
:
вода
==1:5).
Составы
почвенных
растворов
и
водных
вытяжек
весьма
сильно
различаются
между
собой
,
как
это
показал
В
.
А
.
Ковда
(1946,
1947).
Поэтому
в
настоящее
время
водные
вытяжки
используются
в
основном
для
характеристики
содержания
в
почвах
легкорастворимых
солей
и
иногда
для
опре
-
деления
ряда
легко
доступных
растениям
питательных
элементов
.
II
группа
методов
:
выделение
раствора
из
почвы
в
сравнительно
неизменном
виде
.
Для
выделения
почвенного
раствора
из
образца
почвы
,
предварительно
ото
-
бранного
из
почвенного
профиля
,
необходимо
преодолеть
силу
взаимодействия
твердой
и
жидкой
фаз
почвы
.
Поэтому
все
методы
основываются
на
применении
внешней
силы
: 1)
давление
,
создаваемое
прессом
; 2)
давление
сжатого
газа
; 3)
центробежная
сила
; 4)
вытесняющая
способность
различных
жидкостей
.
Практи
-
чески
в
современных
почвенных
исследованиях
наиболее
часто
применяются
первый
и
последний
методы
,
т
.
е
.
отпрессовывание
раствора
или
вытеснение
за
-
мещающей
жидкостью
.
III
группа
методов
:
так
называемые
лизиметрические
методы
,
действующие
по
принципу
замещения
и
вытеснения
почвенных
растворов
талыми
и
дождевыми
водами
.
Для
количественного
учета
и
изучения
состава
просачивающихся
сквозь
почву
растворов
применяют
лизиметры
различного
устройства
:
лизиметры
-
контейнеры
с
бетонированными
стенками
и
дном
,
лизиметры
-
монолиты
,
лизи
-
метры
-
воронки
,
плоские
лизиметры
закрытого
типа
,
в
наименьшей
степени
нару
-
шающие
естественное
залегание
почвы
,
лизиметрические
хроматографические
колонки
.
IV
группа
методов
:
непосредственные
исследования
водной
фазы
почв
в
поч
-
ве
естественного
залегания
(
измерения
in situ)
в
полевых
условиях
.
Первые
опыты
с
применением
электродов
,
погружаемых
в
почву
,
для
определения
влажности
и
электропроводимости
почв
(
учет
запаса
солей
)
были
проведены
еще
в
конце
XIX
в
.
Долгое
время
в
почвах
определяли
лишь
активность
ионов
водорода
и
окисли
-
тельно
-
восстановительный
потенциал
.
В
последние
годы
развитие
потенциомет
-
рических
и
,
в
частности
,
ионометрических
методов
позволяет
более
широко
про
-
водить
эти
исследования
,
определять
широкий
набор
ионов
(
Са
+2
, Mg
+2
, K
+
, Na
+
N
Оз
-
,
С
1
-
и
др
.),
измеряя
их
активность
в
почве
.
10. 2.
Химический
состав
почвенных
растворов
Формирование
состава
почвенных
растворов
—
сложный
процесс
,
который
обусловливается
и
регулируется
как
абиотическими
,
так
и
биотическими
факто
-
рами
и
компонентами
почвы
и
экосистемы
в
целом
.
Состав
почвенных
растворов
зависит
от
количества
и
качества
атмосферных
осадков
,
от
состава
твердой
фазы
почвы
,
от
количества
и
качественного
состава
живого
и
мертвого
растительного
материала
в
надземных
и
подземных
ярусах
биогеоценоза
,
от
жизнедеятельности
мезофауны
и
микроорганизмов
.
Состав
почвенных
растворов
постоянно
находит
-
ся
под
влиянием
жизнедеятельности
высших
растений
—
изъятие
из
него
корнями
определенных
ионов
и
соединений
и
,
наоборот
,
поступление
веществ
с
корневы
-
ми
выделениями
.
Минеральные
,
органические
и
органоминеральные
вещества
,
входящие
в
со
-
став
жидкой
фазы
почв
,
могут
иметь
форму
истинно
растворенных
или
коллоидно
-
растворимых
соединений
.
Коллоидно
-
растворимые
вещества
представлены
золями
кремнекислоты
и
полутораоксидов
железа
и
алюминия
,
органическими
и
органо
-
минеральными
соединениями
.
По
данным
К
.
К
.
Гедройца
,
коллоиды
составляют
от
1/10
до
1/4
от
общего
количества
веществ
,
находящихся
в
почвенном
растворе
.
К
важнейшим
катионам
почвенного
раствора
относятся
Са
+2
, Mg
+2
, Na
+
,
К
+
, H
+
, Al
+3
, Fe
+3
, Fe
+2
.
Среди
анионов
преобладают
НСОз
-
; CO
-2
, NO
3
-
, NO
2
-
, Cl
-
,
SO
3
-
, H
2
P0
4
-
, HPO
4
-2
.
Железо
,
алюминий
и
многие
микроэлементы
(
Си
, Ni, V,
Сг
и
др
.)
в
почвен
-
ных
растворах
содержатся
главным
образом
в
виде
комплексных
органомине
-
ральных
соединений
,
где
органическая
часть
комплексов
представлена
гумусо
-
выми
и
низкомолекулярными
органическими
кислотами
,
полифенолами
и
други
-
ми
органическими
веществами
.
Концентрация
почвенных
растворов
невелика
и
в
разных
типах
почв
колеб
-
лется
от
десятков
миллиграммов
до
нескольких
граммов
вещества
на
литр
рас
-
твора
.
Только
в
засоленных
почвах
содержание
растворенных
веществ
может
достигать
десятков
и
даже
сотен
граммов
на
литр
.
Наличие
в
почвенном
растворе
свободных
кислот
и
оснований
,
кислых
и
ос
-
новных
солей
определяют
одно
из
важнейших
для
жизнедеятельности
растений
и
процессов
почвообразования
его
свойство
—
актуальную
реакцию
почвенного
раствора
.
Реакция
почвенного
раствора
определяется
активностью
свободных
во
-
дородных
(
Н
+
)
и
гидроксильных
ионов
(
ОН
-
)
и
измеряется
рН
—
отрицательным
логарифмом
активности
водородных
ионов
.
рН
почвенного
раствора
разных
ти
-
пов
почв
колеблется
от
2,5 (
кислые
сульфатные
почвы
)
до
8—9
и
выше
(
карбо
-
натные
и
засоленные
почвы
),
достигая
максимума
в
щелочных
солонцах
и
содо
-
вых
солончаках
(10—11).
Наиболее
низкими
концентрациями
и
кислой
реакцией
характеризуются
поч
-
венные
растворы
подзолистых
и
болотных
почв
таежной
зоны
.
Концентрация
их
составляет
несколько
десятков
миллиграммов
на
1
л
раствора
при
рН
от
5
до
6.
Содержание
основных
катионов
и
анионов
измеряется
единицами
или
десятками
мг
/
л
.
Примерно
такие
же
количества
главных
компонентов
почвенного
раствора
характерны
и
для
сильно
выщелоченных
почв
влажных
тропиков
и
субтропиков
.
Содержание
органического
углерода
в
почвенных
растворах
таежной
зоны
дости
-
гает
нескольких
десятков
миллиграммов
на
1
л
;
под
хвойными
лесами
это
раство
-
ренное
органическое
вещество
в
основном
представлено
фульвокислотами
.
С
глубиной
количество
органического
вещества
в
жидкой
фазе
почвы
постепенно
уменьшается
,
что
говорит
о
закреплении
мигрирующих
воднорастворимых
ве
-
ществ
в
почвенном
профиле
.
Вместе
с
органическим
веществом
мигрирует
и
же
-
лезо
(
в
двух
-
и
трехвалентной
форме
).
Железоорганические
комплексы
присутст
-
вуют
в
почвенных
растворах
в
широком
диапазоне
рН
.
В
почвенных
растворах
примерно
80–95%
железа
прочно
связано
в
органоминеральные
комплексы
.
И
весной
,
и
осенью
в
почвенных
растворах
подзолистой
почвы
явно
доминирует
железо
,
связанное
с
органическим
веществом
.
В
степных
почвах
(
черноземах
,
солонцах
и
др
.)
концентрация
почвенных
рас
-
творов
существенно
выше
,
чем
в
подзолистых
и
болотных
почвах
(
не
десятки
,
а
сотни
миллиграммов
1–3
г
/
л
).
В
связи
с
более
высокой
биологической
активно
-
стью
этих
почв
в
них
существенно
повышается
содержание
гидрокарбонатного
иона
,
реакция
становится
нейтральной
или
слабощелочной
.
Более
высокое
посту
-
пление
химических
элементов
с
высокозольным
опадом
травянистых
степных
растений
обеспечивает
повышение
концентрации
и
других
катионов
и
анионов
(
кальция
,
магния
,
хлора
,
сульфат
-
иона
).
В
солодях
и
особенно
в
солонцах
резко
возрастает
количество
иона
натрия
,
появляется
ион
CO
2
-
,
что
обеспечивает
в
со
-
лонцах
,
в
частности
,
щелочную
реакцию
почвенных
растворов
.
Максимальное
со
-
держание
солей
(
до
десятков
и
сотен
граммов
на
1
л
)
наблюдается
в
почвенных
растворах
солончаков
.
Концентрация
солей
в
почвенных
растворах
солончаков
в
несколько
раз
превышает
их
содержание
в
морской
воде
.
Если
для
большинства
почв
характерен
гидрокарбонатно
-
кальциевый
состав
почвенных
растворов
(
преобладание
этих
двух
ионов
),
то
в
почвенных
растворах
засоленных
почв
преобладающая
доля
принадлежит
хлоридам
и
сульфатам
маг
-
ния
и
натрия
.
Для
характеристики
степени
и
характера
засоления
почв
широко
применяется
анализ
водной
вытяжки
.
Этот
вид
анализа
дает
возможность
проводить
массовые
определения
и
в
то
же
время
позволяет
выделять
из
почвы
максимальные
количе
-
ства
солей
,
находящихся
в
том
числе
и
в
виде
осадка
в
твердой
фазе
почвы
.
Вод
-
ная
вытяжка
(
отношение
воды
к
почве
5:1)
растворяет
все
легкорастворимые
со
-
ли
,
часть
труднорастворимых
солей
и
часть
солей
,
образовавшихся
в
результате
обмена
катионов
труднорастворимых
солей
с
Na
и
Mg
поглощающего
комплекса
.
Из
исследований
вытекает
,
что
общая
сумма
воднорастворимых
веществ
в
водных
вытяжках
выше
,
чем
в
почвенных
растворах
;
эти
различия
тем
выше
,
чем
меньше
растворимость
солей
.
Так
,
например
,
содержание
сульфата
кальция
в
почвенных
растворах
не
превышает
8–12%
от
его
количества
в
водной
вытяжке
,
а
содержание
сульфата
магния
составляет
уже
85–90%
от
его
количества
в
водной
вытяжке
.
Различия
в
составе
солей
почвенных
растворов
и
водных
вытяжек
больше
всего
относятся
к
кальциевым
солям
и
в
малой
мере
к
хлорид
-
иону
.
Метод
водных
вытяжек
,
оставаясь
основным
для
контроля
солевого
состоя
-
ния
почв
,
одновременно
позволяет
также
путем
расчетов
получить
и
данные
по
концентрации
почвенных
растворов
,
характеризующие
истинные
условия
суще
-
ствования
растений
в
данной
почве
(
Н
.
Г
.
Минашина
, 1970).
Расчет
концентрации
солей
по
данным
анализа
водной
вытяжки
удобно
производить
относительно
влажности
почвы
,
соответствующей
наименьшей
влагоемкости
(
НВ
).
Н
.
Г
.
Ми
-
нашиной
предложена
следующая
формула
расчета
концентрации
почвенного
рас
-
твора
по
данным
анализа
водной
вытяжки
:
где
С
—
концентрация
суммы
токсичных
солей
в
почвенном
растворе
;
г
/
л
; S
— %
токсичных
солей
на
сухую
почву
по
данным
анализа
водной
вытяжки
; V —
НВ
в
процентах
по
массе
за
вычетом
гигроскопической
воды
(
растворяющий
соли
объем
).
Расчетные
и
истинные
концентрации
почвенного
раствора
для
почв
Мургаб
-
ского
оазиса
Средней
Азии
,
оказались
довольно
близкими
.
Исключение
составили
почвы
с
высоким
содержанием
гипса
,
где
расчетные
концентрации
по
водной
вы
-
тяжке
выше
,
чем
истинная
концентрация
растворов
.
3.
Динамика
концентрации
почвенного
раствора
Тесная
связь
состава
почвенных
растворов
с
изменениями
температуры
и
влажности
почвы
,
интенсивностью
деятельности
микрофлоры
и
микрофауны
почв
,
метаболизмом
высших
растений
,
процессами
разложения
органических
ос
-
татков
в
почве
определяют
четко
выраженную
его
суточную
и
сезонную
динами
-
ку
.
Для
большинства
типов
почв
характерно
постепенное
,
иногда
весьма
значи
-
тельное
возрастание
концентрации
почвенных
растворов
,
особенно
в
верхних
го
-
ризонтах
,
от
весны
к
лету
.
Это
связано
с
концентрированием
почвенной
влаги
за
счет
испарения
и
транспирации
,
увеличением
интенсивности
разложения
органи
-
ческих
остатков
в
теплое
время
года
.
Эта
общая
закономерность
нарушается
в
ря
-
де
случаев
из
-
за
своеобразия
режимов
отдельных
типов
почв
.
Так
,
например
,
в
тундровых
мерзлотных
почвах
наиболее
существенное
возрастание
концентрации
почвенных
растворов
наблюдается
в
верхних
горизонтах
почв
в
конце
зимы
за
счет
криогенного
подтягивания
растворов
из
нижних
горизонтов
почвы
к
более
холодному
фронту
.
Таяние
снега
и
летние
дожди
вызывают
некоторое
промыва
-
ние
почвы
и
разбавление
растворов
.
Степень
динамичности
состава
почвенных
растворов
различных
генетиче
-
ских
горизонтов
почв
неодинакова
.
Содержание
микроорганизмов
,
а
следователь
-
но
,
и
интенсивность
биохимических
процессов
наиболее
высоки
в
подстилке
и
гумусо
-
аккумулятивном
горизонте
.
В
этих
же
горизонтах
и
наиболее
контрастны
температурные
условия
и
режим
увлажнения
.
В
соответствии
с
этим
химический
состав
почвенных
растворов
верхних
горизонтов
наиболее
динамичен
.
Исследования
,
выполненные
Т
.
Л
.
Быстрицкой
и
сотр
. (1981)
на
обыкновенных
черноземах
,
показали
,
что
сезонная
динамика
общей
концентрации
почвенных
растворов
черноземов
не
имеет
четко
выраженных
закономерностей
;
максимумы
концентрации
могут
наблюдаться
в
разные
моменты
вегетационного
периода
.
Было
отмечено
,
что
причины
повышения
концентрации
почвенного
раствора
мо
-
гут
быть
принципиально
разными
.
Наиболее
очевидной
причиной
является
испа
-
рительное
концентрирование
,
наблюдаемое
в
наиболее
жаркие
и
сухие
периоды
года
.
Однако
концентрация
почвенных
растворов
может
повышаться
и
в
весенне
-
раннелетний
период
,
когда
происходит
бурный
прирост
фитомассы
степной
рас
-
тительности
,
в
раствор
поступают
обильные
корневые
выделения
и
разнообраз
-
ные
продукты
разложения
органического
опада
.
Общая
концентрация
почвенного
раствора
в
этот
период
может
возрастать
до
2
г
/
л
.
Сопряженное
изучение
состава
и
динамики
почвенных
растворов
с
динами
-
кой
процессов
прироста
фитомассы
и
разложения
опада
в
степях
и
широколист
-
венных
лесах
показало
,
что
решающее
влияние
на
состав
почвенных
растворов
теплого
периода
года
оказывает
биологический
фактор
.
Физико
-
химические
про
-
цессы
испарительного
концентрирования
или
разбавления
играют
в
это
время
второстепенную
роль
.
Своеобразна
динамика
солей
в
почвенных
растворах
засоленных
почв
(
В
.
А
.