ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 4924
Скачиваний: 17
−
−
+
↑
⇔
−
OH
газ
H
e
O
H
2
)
(
2
2
2
2
При
рН
7
устойчивость
воды
определяется
интервалом
величин
ОВП
от
+0,8
до
– 0,3
В
.
Он
характерен
для
природных
почв
.
Значения
выше
+ 0,8
и
ниже
- 0,3
могут
быть
созданы
только
искусственно
при
внесении
больших
доз
окисли
-
телей
или
восстановителей
.
Вода
в
почвах
служит
ОВ
-
буфером
с
очень
большой
емкостью
,
ограничивающим
диапазон
встречающихся
в
почвах
окислительно
-
восстановительных
потенциалов
.
16.3.
Типы
окислительных
режимов
почв
.
Классификация
окислительно
-
восстановительных
режимов
основывается
на
учете
уровней
ОВП
,
при
которых
происходит
качественное
изменение
ОВ
-
процессов
,
происходящих
в
почвах
.
Все
почвы
можно
разделить
на
две
большие
группы
: 1)
почвы
с
преоблада
-
нием
окислительных
условий
и
2)
почвы
с
преобладанием
восстановительных
ус
-
ловий
.
Первая
группа
включает
автоморфные
и
почвы
со
слабо
выраженными
гидроморфными
признаками
.
Вторая
группа
включает
переувлажненные
почвы
,
в
частности
,
пойменные
и
болотные
.
Однако
для
решения
практических
задач
требуется
более
подробная
клас
-
сификация
почв
.
В
разное
время
было
предложено
несколько
градаций
развития
окислительных
и
восстановительных
процессов
,
но
общепринятой
классификации
до
сих
пор
не
разработано
(
табл
.16.1.).
Многие
авторы
считают
,
что
типизация
ОВ
-
режимов
и
состояний
почв
должна
происходить
путем
деления
на
более
мел
-
кие
интервалы
обычно
встречающегося
диапазона
от
–200
до
+700
мВ
.
Таблица
16.1.
Градации
окислительно
-
восстановительных
процессов
в
почвах
.
Н
.
К
.
Хитрян
У
.
Х
.
Патрик
Характер
процессов
ОВП
,
мВ
Восстановительные
Интенсивно
-
восстановительные
< +200
- 300 – -100
Восстановительные
- 100 – +150
Умеренно
-
восстановительные
200 – 300
+150 – +450
Слабовосстановительные
300 – 400
Окислительные
Слабоокислительные
400 – 500
Умеренно
-
окислительные
500 – 600
Интенсивно
окислительные
> 600
+450 – +700
Несколько
иной
подход
использовал
А
.
И
.
Перельман
.
Он
предложил
учиты
-
вать
не
только
уровни
потенциалов
,
но
и
наличие
сероводорода
.
Он
выделил
окислительную
,
восстановительную
без
сероводорода
(
глеевую
)
и
восстано
-
вительную
сероводородную
обстановки
.
Окислительная
обстановка
характеризу
-
ется
присутствием
свободного
кислорода
и
других
сильных
окислителей
.
При
этом
величины
Eh
щелочных
почв
находятся
в
пределах
+150 – +600–700
мВ
,
кислых
– +400 – +500
мВ
.
При
восстановительной
глеевой
обстановке
кислород
и
сероводород
в
воде
отсутствуют
, Eh
в
щелочной
среде
ниже
+150
мВ
,
в
кислой
–
ниже
+400 – +500
мВ
.
Для
восстановительной
сероводородной
обстановки
харак
-
терна
щелочная
среда
с
Eh
ниже
нуля
до
– 500 – 600
мВ
.
При
этом
наблюдается
отсутствие
свободного
кислорода
и
присутствие
значительного
количества
серо
-
водорода
,
метана
,
других
углеводородов
.
Соответственно
этой
классификации
,
по
особенностям
протекания
окисли
-
тельно
-
восстановительных
процессов
выделяется
три
ряда
почв
: 1)
автоморфные
почвы
с
преобладанием
окислительной
среды
, 2)
почвы
с
восстановительной
глеевой
обстановкой
, 3)
почвы
с
восстановительной
сероводородной
обстановкой
.
Детальную
группировку
почв
по
ОВ
-
обстановкам
разработал
И
.
С
.
Кауричев
.
Она
наиболее
полно
охватывает
различные
почвы
и
позволяет
выделить
четыре
типа
окислительно
-
восстановительных
почвенных
режимов
:
абсолютное
господ
-
ство
окислительных
процессов
,
господство
окислительных
процессов
,
контраст
-
ный
окислительно
-
восстановительный
режим
,
преобладание
восстановительных
условий
по
всему
профилю
.
Эта
группировка
учитывает
не
только
общий
уровень
ОВП
,
но
и
его
профильное
распределение
,
а
также
сезонную
динамику
окисли
-
тельных
процессов
.
Состояние
химических
элементов
и
соединений
в
почвах
тесно
связано
с
окислительно
-
восстановительным
потенциалом
.
Эта
связь
двухсторонняя
.
Вели
-
чина
потенциала
вызывает
изменение
соединений
,
содержащих
элементы
с
пере
-
менной
валентностью
,
влияет
на
окислительное
состояние
почв
,
подвижность
фосфатов
,
алюминия
и
других
составляющих
.
В
то
же
время
химический
состав
почвы
способствует
или
препятствует
изменению
Eh
в
сторону
его
повышения
или
понижения
.
В
малогумусированных
почвах
Eh
обусловлена
абиотическим
фактором
,
в
гумусированных
почвах
за
счет
жизнедеятельности
микроорганизмов
идет
интенсивное
развитие
восстановительных
процессов
.
С
ОВ
-
процессами
тесно
связаны
превращения
растительных
остатков
,
на
-
копление
и
состав
образующихся
органических
веществ
,
и
как
следствие
,
форми
-
рование
профиля
почвы
.
17.
Органическое
вещество
в
почвах
Органические
вещества
твердой
части
почвы
подразделяются
на
две
большие
группы
:
негумифицированные
и
гумифицированные
вещества
.
Негумифициро
-
ванные
(
подвижные
)
органические
вещества
–
это
отмершие
,
но
еще
не
разло
-
жившиеся
или
полуразложившиеся
остатки
растений
(
корни
)
и
микробов
(
живот
-
ных
).
На
площади
1
га
в
почву
ежегодно
поступает
5–10
т
растительных
остатков
и
0,7–2,4
т
продуктов
жизнедеятельности
микроорганизмов
.
Негумифицирован
-
ные
органические
вещества
сравнительно
легко
разлагаются
в
почве
.
Содержа
-
щиеся
в
них
элементы
питания
(
азот
,
фосфор
,
сера
и
др
.)
переходят
в
доступную
для
растений
минеральную
форму
.
Органические
вещества
не
полностью
минера
-
лизуются
.
Одновременно
в
почве
идет
синтез
новых
очень
сложных
органических
веществ
,
которые
служат
источником
для
образования
гумусовых
,
или
перегной
-
ных
,
веществ
.
Гумифицированные
(
перегнойные
)
органические
вещества
–
это
высокомо
-
лекулярные
азотсодержащие
соединения
специфической
природы
.
Они
составля
-
ют
основную
часть
(90 %)
органического
вещества
почвы
.
Гумус
представляет
собой
аккумулятор
энергии
C
олнца
на
планете
.
Гумус
состоит
из
гуминовых
кислот
,
фульвокислот
,
гиматомелановых
ки
-
слот
и
гуминов
.
Гуминовые
кислоты
представляют
собой
гетерогенную
и
поли
-
дисперсную
группу
высокомолекулярных
азотсодержащих
органических
кислот
,
включающих
ароматические
циклы
и
алифатические
цепи
.
Они
извлекаются
из
почвы
щелочами
и
некоторыми
другими
растворителями
с
образованием
темно
-
окрашенных
растворов
гуматов
натрия
,
калия
и
аммония
.
Молекулярная
масса
гуминовых
кислот
измеряется
десятками
тысяч
атомных
единиц
массы
.
Гумино
-
вые
кислоты
в
зависимости
от
типа
почвы
включают
от
30
до
43%
углерода
,
от
32
до
42 –
водорода
,
от
17,5
до
22 –
кислорода
,
от
2,4
до
3 %
азота
.
Гуминовые
ки
-
слоты
содержат
также
фосфор
,
серу
и
другие
элементы
.
Химическими
и
физико
-
химическими
методами
(
рентгендефрактометрия
,
электронная
микроскопия
,
спектрофотометрия
и
др
.)
установлено
,
что
основными
структурными
единицами
гуминовых
кислот
являются
ароматические
“
ядра
”,
в
том
числе
азотсодержащие
гетероциклы
,
боковые
цепи
и
периферические
функ
-
циональные
группы
:
карбоксильные
–
СООН
,
гидроксильные
и
фенольные
ОН
,
метоксильные
–
О
-
СН
3
,
карбоксильные
=
С
=0,
хинонные
С
=0.
Боковые
цепи
гу
-
миновых
кислот
представлены
углеводными
,
аминокислотными
и
другими
остат
-
ками
.
Фульвокислоты
–
гумусовые
вещества
желтой
или
красноватой
окраски
,
которые
остаются
в
растворе
после
подкисления
щелочной
вытяжки
из
почвы
и
выпадения
в
осадок
гуминовых
кислот
.
Как
и
гуминовые
кислоты
,
они
входят
в
гетерогенную
и
полидисперсную
группу
высокомолекулярных
азотсодержащих
органических
кислот
.
Фульвокислоты
содержат
:
от
27
до
30 %
углерода
,
от
34
до
42 –
водорода
,
от
25
до
30 –
кислорода
и
от
1,4
до
2,5 %
азота
.
В
структуре
фульво
-,
как
и
гуминовых
кислот
,
установлены
ароматические
и
алифатические
группы
.
Однако
ароматическая
часть
в
их
молекулах
выражена
менее
ярко
и
в
основном
преобладают
боковые
цепи
,
т
.
е
.
алифатические
,
угле
-
водные
и
аминокислотные
компоненты
.
По
составу
фульвокислоты
различных
типов
почв
менее
разнообразны
и
они
лучше
растворяются
в
воде
,
чем
гуминовые
кислоты
.
Часть
гумусовых
веществ
настолько
прочно
связана
с
минеральной
частью
почвы
,
что
,
не
извлекается
при
обработке
почвы
щелочами
и
кислотами
.
Эти
“
не
-
растворимые
”
составляющие
гумуса
называются
гуминами
.
В
тяжелых
глинистых
почвах
нерастворимые
образования
составляют
более
50 %
гумуса
.
Гумифицированные
вещества
почвы
более
устойчивы
к
микробиологическо
-
му
разложению
,
чем
негумифицированные
соединения
.
Однако
разложение
гуму
-
са
в
почве
,
хотя
немедленно
,
но
происходит
.
На
полях
,
занятых
зерновыми
куль
-
турами
,
за
вегетационный
период
разлагается
0,7–0,8
т
/
га
гумуса
,
пропашными
–
1,0–1,2
т
/
га
с
образованием
доступного
растениям
минерального
азота
,
фосфора
,
серы
.
В
гумусе
содержится
около
5 %
азота
,
от
1,5
до
2,4 %
фосфора
.
В
дерново
-
подзолистых
почвах
на
органические
соединения
приходится
40 %
фосфора
и
90
%
серы
от
общего
содержания
этих
элементов
в
почве
.
На
степень
разложения
гумуса
влияет
гранулометрический
состав
почвы
,
содержание
гумуса
в
ней
и
т
.
д
.
Систематическое
внесение
органических
и
минеральных
удобрений
обеспечивает
сохранение
и
накопление
запасов
гумуса
в
почве
.
Главная
особенность
химического
состава
почв
–
присутствие
органических
веществ
,
особенно
гумусовых
,
разнообразие
форм
различных
элементов
и
их
не
-
постоянство
во
времени
.
Минеральная
часть
обычно
80-90%
массы
почв
(
в
орга
-
ногенных
– 10%
и
менее
).
По
сравнению
с
литосферой
в
почве
в
20
раз
больше
углерода
и
в
10
раз
–
азота
,
что
связано
с
деятельностью
микроорганизмов
.
В
поч
-
ве
меньше
металлических
элементов
вследствие
процессов
выветривания
и
поч
-
вообразования
,
хотя
в
целом
почвы
наследуют
геохимические
черты
исходного
почвообразующего
материала
.
В
органическом
веществе
С
, S, P, N….
Органическое
вещество
почв
первичным
источником
имеет
автотрофы
,
пре
-
имущественно
зеленые
растения
.
Они
дают
от
1-2
в
тундре
до
30-35
т
/
га
сухого
органического
вещества
во
влажных
тропических
лесах
в
год
,
в
агросистемах
– 3-
9
т
/
га
.
Почти
все
органическое
вещество
перерабатывают
микроорганизмы
,
и
ко
-
нечный
продукт
–
минеральные
соединения
.
Органическое
вещество
почвы
и
процессы
его
трансформации
играют
важ
-
нейшую
роль
при
формировании
основных
признаков
и
свойств
почв
.
Источники
органического
вещества
в
почве
.
Основным
источником
орга
-
нического
вещества
в
почве
служат
зеленые
растения
,
которые
ежегодно
остав
-
ляют
в
почве
в
на
ее
поверхности
большое
количество
органического
вещества
–
растительный
опад
.
В
почву
поступают
не
только
органические
остатки
отмерших
растений
,
но
и
продукты
их
микробиологической
трансформации
.
Биологическая
продуктивность
растений
широко
варьирует
и
находится
в
пределах
от
1-2
т
/
год
сухого
органического
вещества
(
тундра
)
до
30-35
т
/
год
(
влажные
субтропики
).
При
сельскохозяйственном
использовании
в
почву
поступает
растительных
ос
-
татков
от
2-3
т
/
год
(
пропашные
культуры
)
от
7-9
т
/
год
(
многолетние
травы
).
Практически
все
органическое
вещество
почвы
подвергается
микробиологиче
-
ской
обработке
,
конечными
продуктами
которой
являются
минеральные
соедине
-
ния
.
Промежуточные
продукты
такой
трансформации
–
гумусовые
вещества
,
их
производные
,
органические
вещества
негумусовой
природы
.
Растительный
опад
различается
не
только
количественно
,
но
и
качественно
.
В
хвойных
лесных
ценозах
основная
часть
опада
,
поступающая
непосредственно
на
поверхность
почвы
,
содержит
много
лигнина
,
дубильных
веществ
,
восков
,
смол
.
Такой
опад
разлагается
преимущественно
грибной
микрофлорой
так
как
грибы
принимают
самое
активное
участие
в
разложении
грубых
органических
ос
-
татков
,
поступающих
в
почву
.
Растительный
опад
широколиственных
лесов
богаче
белком
,
углеводами
,
минеральными
веществами
.
В
его
разложении
принимает
участие
как
грибная
,
так
и
бактериальная
микрофлора
.
В
травянистых
формациях
более
половины
растительного
опада
поступает
непосредственно
в
почву
с
отмершими
корнями
растений
.
Корни
травянистой
растительности
отмирают
ежегодно
.
Такой
опад
богат
белком
,
углеводами
,
цел
-
люлозой
.
Основной
группой
микроорганизмов
,
разлагающий
такой
опад
,
являют
-
ся
бактерии
.
Источником
органических
веществ
в
почве
служат
также
отмирающие
мик
-
роорганизмы
,
мхи
,
лишайники
,
животные
,
населяющие
почву
,
но
первичный
и
основной
источник
органического
вещества
,
их
которых
образуются
гумусовые
вещества
, -
остатки
зеленых
растений
в
виде
корней
и
наземного
опада
.
Химический
состав
поступающих
в
почву
органических
веществ
.
Хи
-
мический
состав
поступающих
в
почву
органических
остатков
во
многом
зависит
от
типа
отмерших
растений
(
табл
.7).
Большую
часть
массы
поступающих
в
почву
органических
веществ
состав
-
ляет
вода
.
На
ее
долю
приходится
до
75 – 90%
массы
.
В
состав
сухого
вещества
входят
углеводы
,
белки
,
жиры
воски
,
смолы
,
липиды
,
дубильные
вещества
и
многие
другие
соединения
.
Все
это
высокомолекулярные
органические
вещества
.
Так
,
молекулярная
масса
белков
колеблется
в
пределах
10
5
– 10
6
,
полисахаридов
до
10
6
.
Помимо
органических
соединений
органические
остатки
содержат
некото
-
рое
количество
зольных
элементов
.
Основную
массу
золы
составляют
кальций
,
магний
,
кремний
,
калий
,
натрий
,
фосфор
,
сера
,
железо
,
алюминий
,
марганец
,
хлор
.
Зола
древесных
растений
богаче
кальцием
,
травянистых
–
калием
.
Содер
-
жание
кремнезема
колеблется
от
10
до
70%,
фосфора
–
от
2
до
10%
от
массы
зо
-
лы
.
Микроэлементы
встречаются
в
весьма
малых
количествах
.
Это
бор
,
цинк
,
йод
,
фтор
,
молибден
,
кобальт
,
медь
и
др
.
Наибольшей
зольностью
обладают
злаковые
и
бобовые
растения
,
наимень
-
шей
–
древесина
хвойных
пород
.
Трансформация
органических
остатков
в
почве
.
Трансформация
органи
-
ческих
остатков
в
почве
–
сложный
,
многоступенчатый
процесс
.
Схематически
он
может
быть
представлен
следующим
образом
.
Органические
остатки
,
попадая
в
почву
,
разлагаются
при
непосредственном
участии
микроорганизмов
.
Этому
спо
-
собствует
огромная
населенность
почв
микрофлорой
.
Населяющие
почву
живот
-
ные
тоже
способствуют
превращению
органических
остатков
.
Насекомые
и
их
личинки
,
дождевые
черви
измельчают
и
перетирают
растительные
остатки
,
пере
-
мешивают
их
с
почвой
,
перерабатывают
.
В
процессе
разложения
растительные
остатки
теряют
свое
анатомическое
строение
,
животные
ткани
и
отмершие
клетки
микроорганизмов
также
подверга
-