Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оксидогенез и редуктогенез в почвах на элювии и делювии пермских глин среднего Предуралья

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Оксидогенез и редуктогенез в почвах на элювии и делювии пермских глин среднего Предуралья"

На правах рукописи

ООЗ15В142

ГИЛЕВ Виталий Юрьевич

Оксидогенез и редуктогеиез в почвах на элюшш и делювии пермских глин среднего Предуралья

06.01.03 -Агропочвоведение, агрофизика 05.00.27 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 О СЕН 2007

Москва, 2007

003158142

Работа выполнена в лаборатории химии почв Почвенного института имени В.В Докучаева и на кафедре почвоведения Пермской государственной сельскохозяйственной академии имени академика Д.Н. Прянишникова.

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук

Водннццкий Ю.Н.

кандидат сельскохозяйственных наук Васильев A.A.

Официал ь и ые оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Чюкикова H.H.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор С«е«ч В.И.

Ведущая организация:

Факультет почвоведения МГУ им. Ломоносова

Защита состоится в........часов 11 октября 2007 года на заседании диссертационного совета Д 006.053.01 при Почвенном институте имени В.В.Докучаева РАСХН по адресу Москва, Пыжевский пер., д. 7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института имени В. В.Докучаева РАСХН

Автореферат разослан 3 сентября 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор с.-х. наук ^ Любимова H.H.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важным фактором дифференциации почвенного покрова Русской равнины является гидрологический режим почв Неоднородность почвенного покрова Средне-Камской низменной равнины по степени гидроморфизма изучена слабо Отсутствуют сведения о режимах влажности, Ен, рН и температуры почв, сформировавшихся на элювиальных и делювиальных породах Наиболее чутко реагирует на изменение окислительно-восстановительных условий в лесных почвах типоморфный элемент железо В связи с этим изучение оценка масштабов и форм проявления редуктогенеза и оксидогенеза железа (Глазовская, 1988; Водяниц-кий, 2006) является перспективным направлением изучения гидроморфных почв.

Целью работы является изучение и анализ генетических особенностей почв на красноцветных пермских отложениях, и выявление изменений их свойств в зависимости от степени развития оксидогенеза и редуктогенеза

Были поставлены следующие задачи•

1. Исследовать особенности морфологических, химических и физических свойств, а также гранулометрического и минералогического состава почв на разных элементах мезорельефа

2 Изучить режимы влажности, редокс-потенциала Ен рН, показателя парциального давления водорода гН и температуры почв разной степени гидроморфизма

3 Выявить формы развития редуктогенеза и оксидогенеза железа в почвах

4. Апробировать различные, в том числе новые, критерии оксидогенеза и редуктогенеза на примере почв Предуралья

Научная новизна работы заключается в следующем

1. Показатель парциального давления водорода гН полезен как базовый критерий для дифференциации видов глея В зависимости от гидрологических условий глее-вые горизонты в лесных почвах следует различать на на два вида а) редуцированный глей Gr, образующийся при гН<19 и б) деффиритизированный глей Gaf, у которого, гН> 19

В качестве полевого теста для определения вида глея следует использовать минимальные значения показателя парциального давления водорода гНмин, определение весной или в начале лета в период максимального развития редукционных процессов На примере почв Предуралья показано, что минимальные значения гНмин лучше согласуются с цветом оглеенных горизонтов, чем средние значения гНср за весь теплый период

2 Содержание гематита снижается в оглееных, а также гумусовых горизонтах, в последних, несмотря на отсутствие морфологических признаков оглеения, из-за маскирующего влияния гумуса Глеевые горизонты неоднородны по состоянию железа.

3 Апробированы различные критерии редуктогенеза Цвет оглееных почв целесообразно характеризовать в системе CIE-L*a*b*no низкому содержанию условного красного пигмента Нет уел <01 Критерий оглеения Водяницкого может заменить критерий Швертмана при характеристике оглеения по состоянию Fe Критерий гид-роксидогенеза железа отражает возрастание доли гетита aFe ООН в гидроморфных горизонтах Показатель парциального давления водорода гН мин позволяет выявить

оглеение в гумусовых горизонтах, где оно морфологически не проявляется в сил} маскирующего влияния гумуса

Теоретическая и практическая значимость. Результаты работы предложено использовать для диагностики почв Предуралья разной степени гидроморфизма Полученные данные могут быть применены в почвенных, землеустроительных к экологических службах, кадастровых бюро Предуралья, а также учебном процессе

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались на Всероссийской научной конференции, посвященной 160-летию со дня рождения В.В. Докучаева «Почвоведение и агрохимия в XXI веке» (2006) и на совместном заседании отдела химии и физико-химии почв и отдела минералогии и микроморфологии почв Почвенного института им В В Докучаева (2007)

Публикация результатов. Результаты диссертации изложены в 6 публикациях Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 156 источников (из них 57 на иностранных языках), приложений Работа изложена на 13% страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц и 18 рисунков

Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность за руководство исследованиями, всестороннюю помощь и абсолютную поддержку своим наставникам - заведующему отделом химии и физико-химии почв Почвенного института имени В В Докучаева, доктору сельскохозяйственных наук ЮН Водяницкому и кандидату сельскохозяйственных наук, профессору кафедры почвоведения Пермской государственной сельскохозяйственной академии имени академика Д Н Прянишникова -А А Васильеву

Благодарю за содействие и сотрудничество при выполнении экспериментальных работ профессоров Ю Т Платова и В В Коровушкина, а также студентов кафедры почвоведения за помощь в проведении режимных наблюдений Искренне признателен сотрудникам кафедры почвоведения за благожелательную атмосферу и обсуждение результатов исследований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Основные представления о генезисе почв Предуралья

(обзор литературы).

1.1 В обзоре литературы представлены особенности формирования почв на пермских красноцветных отложениях Предуралья Освещены результаты некоторых геологических, геоморфологических исследований территории распространения элювиальных отложений, показана специфика структуры почвенного покрова Предуралья

1.2 Охарактеризованы процессы редуктогенеза и оксидогенеза железа, даны ключевые понятия, рассмотрены основные оксиды и гидроксиды, их формирование и превращение

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1 Объекты исследований. Территория исследований расположена на восточной окраине Русской равнины в пределах денудационной равнины Среднего Предуралья и относится согласно геоморфологическому районированию к Средне-Камской низменной равнине (Шимановский, 1985) Объектами исследования были выбраны почвы различной степени гидроморфизма тяжелого гранулометрического состава на элювиальных и делювиальных отложениях Пермского и Ильинского районов Пермского края Изучали две ка-тены, имеющих форму пологих склонов На различных высотных отметках были заложены восемь разрезов Первая катена — Соболи Пермского района, Пермского края представлена разрезами пятью разрезами (разр 61-65). Подстилающие коренные породы относятся к отложениям уфимского яруса Вторая катена - Орлы Ильинского района, Пермского края представлена 3 разрезами (разр 71-73) Подстилающие коренные породы относятся к верхнепермским отложениям татарского яруса Протяженность катен 500-1000 м Почвы пониженных элементов рельефа испытывают временное избыточное увлажнение за счет поверхностных склоновых и почвенно-грунтовых вод. Было отобрано и проанализировано 34 образца мелкозема по генетическим горизонтам Режимные наблюдения проводились в 2005 г.

2.2 Методы исследований. В полевых условиях произведено морфологическое описание профилей изучаемых почв Режим влажности изучали термостатно-весовым методом в трехкратной повторности послойно через 10 см Одновременно в верхних горизонтах почвы с помощью портативного рН-метра HI-9025 (Hanna Instruments) изучали динамику Ен, pH и температуры Затем пересчитывали редокс-потенциал Ен на водородный электрод Величина отрицательного логарифма парциального давления водорода в почвенном растворе гН определялась следующим уравнением

гН = 2 (ре + pH) = 2 ( Eh / 9 + pH),

где 8 = 23 RT/F - температурный коэффициент, значения которого брались из монографии (Кауричев, Орлов, 1982)

В лабораторных условиях при выполнении анализов гранулометрического состава, плотности почвы, максимальной гигроскопичности, содержания гумуса, суммы обменных оснований, гидролитической и обменной кислотности, содержания подвижных форм фосфора и обменного калия использованы стандартные методики (Аринушкина, 1970; Александрова, Найденова, 1976, Вадюнина, Корчагина, 1986) Валовой химический состав почв определяли рентгенофлуоресцентным методом на приборе Те£а-6111 Содержание свободных соединений железа (БегОз^ит в почвах определяли по Мера-Джексону Содержание оксалаторастворимых соединений железа (Ре2Оз)оКс определяли по Тамму

Мессбауэровскую спектроскопию проводили на спектрометре Мэ-ИСМЕт в режиме постоянных ускорений с источником 57Со в матрице хрома при комнатной температуре Мессбауэровские спектры регистрировались в 256 каналах компьютера и обрабатывались на нем по программе «ишуеш М8»

Спектрофотометрическая характеристика почв изучалась в координатах цвета С1Е-Ь*а*Ь* на спектроколориметре "Пульсар" Для численной оценки цвета согласно методики (Водяницкий, Шишов, 2004) определяли содержание условного красного пигмента Нетусл (%)

Глава 3. Свойства почв

3.1 Морфологическая характеристика. Ряд морфологических признаков свидетельствует, что периодическое переувлажнение почв, формирующихся в пониженных элементах рельефа приводит к проявлению признаков оглее-ния в виде отдельных признаков или самостоятельных глеевых горизонтов

3.2 Физические и агрохимические свойства. Анализ данных по гранулометрическому составу показывает, что почвы катены обеих катен являются глинами и суглинками (табл 1) По сравнению с доминирующими в почвенном покрове дерново-подзолистыми почвами на элювии-делювии (разрезы 61, 62 катены Соболи) агробуроземы (разрезы 63 катены Соболи, 72 катены Орлы) на элювии характеризуются более высоким содержанием ила, и меньшим содержанием крупной пыли Перераспределение илистой фракции по профилю наиболее заметно в агродерново-подзолистых почвах

Глеевые почвы подножия склонов на делювии имеют наиболее тяжелый гранулометрический состав

Большинство почв средне уплотнены и сильно уплотнены в поверхностном горизонте Неудовлетворительная пористость наблюдается у большинства почв Самой переувлажненной почвой является перегнойно-гумусово-глеевая почва катена «Соболи» Влажность завядания изученных почв типичная для суглинков и глин Наилучшая наименьшая влагоемкость у пере-гнойно-гумусово-глеевой почвы катены «Соболи» и темно-гумусово-глеевой почвы катены «Орлы» Лучшими агрофизическими свойствами характеризуются агробуроземы обеих катен Наименее благоприятные физические свой-

в

ства у темно-гумусово-глеевой почвы и агродерново-подзолистой почвы ка-тены «Соболи»

Таблица 1. Гранулометрический состав почв

Размеры частиц, мм, содержание, % Прим

Горизонт, глубина, см 10,25 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0,0050,001 < 0,001 Физ глина

р 61 Агродерново-подзолистая почва, катена Соболи

РУ 0-29 0 19 41 10 14 15 40 ср сугл

ЕЬ 29-40 0 17 43 9 13 18 40 ср сугл

ВТ, 60-90 0 13 38 6 10 33 49 сугл тяж

С 140-150 0 18 38 6 И 27 43 сугл тяж

р 62 Агродерново-подзолистая глееватая почва, катена Соболи

PYg 0-30 0 19 34 10 14 22 47 сугл тяж

ВЕЬ§ 30-50 0 13 39 7 13 28 48 сугл тяж

ВТ! 50-70 0 16 37 6 10 30 47 сугл тяж

С 140-160 1 27 33 5 12 22 39 ср сугл

р 63 Агробурозем, катена Соболи

РУ 0-30 0,21 20 28 8 15 29 52 глина легк

ВМ1 30-49 0,12 27 30 8 14 22 43 сугл тяж

ВМ2 49-74 - 6 17 15 31 32 77 глина сред.

ВС 74-91 - 22 37 9 13 16 38 сугл сред

р 64 Темно-1 умусов э-глеева 1 почва, к атена С< >боли

Аи 5-31 0 20 28 9 11 31 51 глина легк

В§ 31-52 0 12 26 11 19 32 62 глина легк

в 52-79 0 22 23 9 16 30 55 глина легк

С 120-130 0 21 33 8 13 25 46 сугл тяж

р 65 Перегнойно-гумусово-глеевая почва, катена Соболи

А 2-33 - - - - - - - -

в 33-56 0,08 13 34 5 16 32 53 глина легк

В 56-80 0,17 11 32 11 18 18 57 глина легк

р 71 Агролитозем-темногумусовый, катена Орлы

Ри 0-25 5 11 25 9 19 31 59 глина легк

ССа 25 и> - - - - - - - -

р 72 Агробурозем, катена О рлы

РУ 0-29 2 18 26 10 16 27 54 глина легк

ВМ, 29-40 11 18 25 8 14 33 56 глина легк

ВМ2 40-70 0 27 25 9 12 27 48 сугл тяж

ВС 70-110 2 25 23 9 15 27 51 глина легк

С 110-130 0 36 20 8 12 24 44 сугл тяж

р 73 Темно-гумусово-глеевая почва, катена Орлы

Аи 2-30 0 17 31 11 18 21 52 глина легк

ВТ§ 30-45 0 8 46 8 10 28 46 сугл тяж

в 45-59 0 6 34 9 14 37 60 глина легк

ВТ 59-71 0 11 28 9 15 37 61 глина легк

С, 105-120 2 21 24 9 20 24 52 глина легк

С2 120-140 0 9 37 9 13 32 54 глина легк

Агробуроземы, имеют гораздо более высокие агрохимические показатели, нежели остальные исследуемые почвы Так как данные почвы богаты илом, в котором преобладает монтмориллонит, они обладают высокой поглотительной способностью и поэтому количество подвижного фосфора и калия на высоком уровне. Количество фосфора с глубиной возрастает до очень высокого, емкость катионного обмена находится на умеренно высоком уровне, а степень насыщенности основаниями характеризуется как высокая по всему профилю

3.3 Цвет почв в системе С1Е-Ь*а*Ь. Наличие красного гематита приводит к тому, что почвы отличаются высоким показателем условного красного пигмента Нет уел, который достигает 1,19 в карбонатной материнской породе агробурозема катена Орлы (разр 72) В целом для катены Орлы характерно снижение красноты до Нет уел = 0,55-0,02 в верхних горизонтах за счет растворения красного гематита

В катене Соболи, где содержание гематита ниже, максимальный показатель условного красного пигмента не превышает Нет уел = 0,46 в темно-гумусово-глеевой почве (разр 64)

Обратим внимание на несогласие между идентификацией горизонтов, выполненной в поле, и цветом, измельченных образцов, определенном на приборе «Пульсар» Так, в катене Орлы в разр 73 темногумусовой глеевой почвы в поле иллювиальный горизонт с сизыми пятнами отнесен к глеевому Bg Но после измельчения, благодаря проявлению бурого пигмента, находившегося внутри, агрегатов, покрытых сизой пленкой, доля бурого пигмента возросла, и содержание условного красного пигмента увеличилось до 0 20 Противоположный эффект имеет место в том же разрезе в гумусовом горизонте Аи После измельчения, благодаря проявлению сизого пигмента, находящегося внутри агрегатов, покрытых сизой пленкой гумуса доля сизого пигмента возросла, и содержание условного красного пигмента упало до 0 02 Эти примеры показывают несогласие двух видов цветового анализа В поле анализируют состояние горизонта без учета состава отдельных педов В лаборатории после измельчения образцов соотношение между пигментами может измениться (а может и не измениться) Таким образом, лабораторный анализ измельченного образца имеет свое преимущество, так как вскрывает усредненное соотношение между пигментами, иногда закамуфлированное при наружном осмотре разреза

Глава 4. Режимы почв 4.1 Режим влажности. Исследования полевой влажности раскрывают существенные отличия в степени гидроморфизма почв, сформировавшихся на различных элементах

Максимальные значения полевой влажности наблюдаются весной после снеготаяния (апрель-май) в слое 0-30 см При этом влажность почвы превышает значения наименьшей влагоемкости (НВ) не только в оглеенных, но и в неоглеенных почвах Полная влагоемкость (ПВ) наблюдаются в темногуму-сово-глеевой почве и перегнойно-гумусово-глеевой почвы катены Соболи

(разр 64, 65) в апреле и мае, а также в катене Орлы в темногумусово-глеевой почве (разр.73) в апреле Минимальная влажность наблюдается в летние месяцы

В неоглеенных и слабоглееватых вариантах полевая влажность почвы наиболее динамична в верхних слоях (до 50см), в связи с тем, что вода атмосферных осадков глубже не успевает просачиваться, и происходит ее горизонтальная миграция благодаря внутрипочвенному стоку с повышенных элементов рельефа к пониженным

Временное избыточное увлажнение почв способствует развитию процессов оглеения на пониженных элементах рельефа и определяет дифференциацию почв по химическому составу

4.2 Динамика окислительно-восстановительного потенциала Ен, рН и температуры. Анализ данных по динамике Ен (рис 1) характеризует специфику изменения этого показателя во времени в изучаемых автоморф-ных и гидроморфных почвах

Почвы на делювиальных отложениях с проявлением временного избыточного переувлажнения (темно-гумусово-глеевая почва, перегнойно-гумусово-глеевая почва, катена Соболи, темно-гумусово-глеевая почва, катена Орлы) характеризуются заметным развитием сезонных восстановительных процессов Водный режим почв накладывает отпечаток на сезонные изменения ре-докс-потенциала глеевых горизонтов, причем проявление этих изменений тесно увязано со степенью гидроморфизма

Данные по динамике рН показывают, варьирование в пределах 0,5 1,0 единиц, каких-либо закономерностей изменения рН в зависимости от влажности почвы не прослеживается во всех вариантах Более высокие значения рН в почвах пониженных элементов рельефа могут быть объяснены аккумуляцией гидрокарбонатов

Динамика температуры почвы тесно связана с изменением температуры воздуха Внутри катен колебания температуры почвы носят однозначный синхронный характер как в сравнении по разрезам, так и по горизонтам

Глава 5. Оксидогенез и редуктогенез железа в почвах 5.1 Критические значения показателя парциального давления водорода гН для характеристики оглеенных горизонтов. Классификационное значение имеют те редокс-реакции, которые выполняют диагностическую, морфологическую функцию, то есть редукция Fe(OH)3 В качестве критического значения в Международной базе почвенных данных (Word reference , 1998) для выделения глеесолей и стагносолей, принято гНкрит=19, полученное для редукции Fe(OH)3

Примем, что бурые горизонты характеризуются высоким содержанием условного красного пигмента Нет уел > 0 1, а сизые оглеенные - низким <01 Как видно из табл 2, бурые и сизые горизонты во всех трех катенах при использовании средних гНср различаются несущественно, значения i-критерия, различия усредненных средних низкие и варьируют от 0 3 до 2 1

( 2005 01 05 2005

01 06 2005 01 07 2005 ■ РУ 0-31 см —©—ВМ1

01 09 2005 01 10 2005

700 600 500 400 300 200 100 0

01 04 2005 01 05 2005 01 06 2005 01 07 2005 01 08 2005 01 09 2005 01 10 2005

—•— Аи 0-31 см —«—Вд 31-52 см А в 52-79 см

700 600 500 400 300 200 100 О -100 -200 ! 01 04

май июнь

август сентябрь

- | | . .| , , >| I , | , , , | , , ! дата

2005 01 05 2005 01 06 2005 01 07 2005 01 08 2005 01 09 2005 01 10 2005

0-33 см -

33-56 см ■

56-80 см

Рисунок 1 А-Динамика Ен в агробуроземе, катена Соболи, Б-Динамика Ец в темногумусово-глеевой почве, катена Соболи, В-Динамика Еи в перегнойно-гумусово-глеевой почве, катена Соболи

ю

Усредненные средние значения парциального давления водорода оглеен-ных горизонтов по двум катенам составляют- 30 4, 31 4 (Орлы) и 29 2(Соболи). Они значительно выше величины, рассчитанной для редукции Ре(Ш) (гНср =19)

Таблица 2. Величины средних величин парциального давления водорода гНср в горизонтах ночв с разным содержанием условного красного пигмента Нешу,.л

Катена Бурые горизонты (Нею уел >0 1) Среднее Сизые и темные горизонты (Нет уел <0 1) Среднее ь- критерий

Орлы Ри(30 3) С(31 3) РУ(32 7) ВМ(32.0) Вй(31 8) 31 6 Аи(31 8) в(31 0) 31.4 03

Соболи ЕЦ30.8) ВЕЬ§(31 9) Вв(31 6)РУ(32 0) ВМ(31 8) 31 6 РУ(30.0)РУб(31 6) А11(31 1) С(31 2) Н(29.7) АЩ23 2) С(27 4) 29 2 21

Выборка сизых и темных горизонтов по величине гНмии катены Соболи (табл. 3) оказалась неоднородной. У большей части оглеенных горизонтов величина парциального давления водорода гН„ин варьирует от 23 5 до 28 8, составляя в среднем 26 1. Величина ¿-критерия различия средних бурых и данных сизых горизонтов (1 5) не достоверна при Р = 0 95. Но кроме того выявлена небольшая группа оглеенных горизонтов, где гНми„ опускается до 10 3-16.2 Эти два оглеенных горизонта Аи и в явно отличаются по значению редокс-потенциала гНми„, что и подтверждается статистическим расчетом. Величина ¿-критерия достигает 4 8 для пары неоглеенные и оглеенные горизонты и достоверно при Р = 0.95

Таблица 3. Величины минимальных величин парциального давления водорода гНми„ в горизонтах почв с разным содержанием условного красного пигмента Непдусл ____________

Катена Бурые горизонты (Нет уел >0 1) Среднее Сизые и темные горизонты (Нет уел <0 1) Среднее критерий Индекс сизого горизонта

Орлы РЩ27 1) С(29.6) РУ(29 5) ВМ(29 0) В8(28 1) 28 7 АЩ29 2) 0(24 8) 27 0 07 аг

Соболи ЕЦ26 9) ВЕЬв(27 0) Вё(25 8) РУ(30.7) ВМ(29 4) 28 0 РУ(26 7) РУ§(26 3) АЩ25 2) в(28 8) Н(23 5) 26 1 1 5 аг

Аи(10 3) 0(16 2) 13.2 4 8* г

* Достоверно при Р 0 95

Таким образом, принятый подход использования при свертке режимной информации средних значений гН оказывается не эффективным при различении оглеенных и неоглеенных горизонтов Связано это с тем, что в лесных почвах глей образуется непостоянно, а только в периоды снижения парциального давления водорода, тогда как при небольшом подъеме гН сохраняет свой оглеенный облик В то же время, минимальные значения парциального давления водорода гНмин лучше различают гидроморфные горизонты от ав-томорфных

5.2 Химический состав почв и растворимость оксидов железа. Анализ данных валового химического состава почв на элювии пермских красноцвет-ных отложений (табл 4) подтверждает данные Добровольского (1992) и показывает, что они отличаются от почв центра Русской равнины ( Тонконогов, 1999) большим содержанием валового железа (6,3-10,7), алюминия (13,815,2%), марганца (0,12-0,3%), при меньшем содержании кремния (60,0165,02%)

Особенностью оглеенных почв является существенное накопления соединений железа и марганца в поверхностных горизонтах почвенного профиля (темно-гумусово-глеевая почва, перегнойно-гумусово-глеевая почва, катена Соболи, темно-гумусово-глеевая почва, катена Орлы) Содержание Fe может достигать от 4,6% в перегнойно-гумусово-глеевой почве катены Соболи (гор А) до 6,5% в темногумусово-глеевой почве катены Соболи (гор Bg), а марганца от 0,16 в темногумусово-глеевой почве (гор Bg) до 0,23 в перегнойно-гумусово-глеевой почве (гор А)

Как видно из таблицы 5 окристализованные формы железа [Ре2Оз)дит-(Fe203)oKc] преобладают над аморфными (Fe2O3)0KC Содержание аморфных форм Ре2Оз0КС невысокое 0,1 0,7% в почвах катены Соболи, 0,1 0,5% в почвах катены Орлы

При подсчете доли свободных соединений железа Fenvn/FeBM выявляется, что степень развития оксидогенеза железа в изучаемых почвах характеризуется от умеренно низкой до умеренно высокой

5.3 Критерий Швертмана и критерий оглеения Водяницкого. Критерий Швертмана представляет собой отношение оксалаторастворимого железа к дитиониторастворимому при параллельной схеме обработки Кщ = Fe0KC Редит(парал) (Schwertmann 1988) Его рекомендуют использовать во всем Мире как критерий гидроморфизма почв Обычно чувствительность критерия к переувлажнению почв объясняют увеличением доли аморфных соединений Fe (Зонн, 1982)

Но высокие значения критерия Швертмана, характерные для оглеенных почв, увеличением доли аморфных соединений объяснить нельзя Микробиологи (Munch, Ottow, 1980, Roden, Zachara, 1996, Zachara et al, 1998) доказали, что в закрытой системе в первую очередь редуцируются как раз аморфные соединения Fe(III) Следовательно, доля рентгеноаморфных гидроксидов железа снижается, что приводит к относительному накоплению в оглеенных почвах устойчивых кристаллических соединений Fe(III). Этот установленный микробиологами факт четко подтверждается данными мессбауэровской

спектроскопии почв (Бабанин и др, 1995 , Favre et al, 2002) Согласно им по мере развития переувлажнения средние размеры кристаллов (и степень кристалличности) гидроксидов железа в мелкоземе и конкрециях увеличиваются. Такая закономерность прослеживается в почвах разных регионов Русской равнины и других регионов Мира

Таблица 4.Валовой химический состав почв, %

Горизонт, глубока Na20 MgO \12Оз Si02 р2о, к2о СаО ТЮ2 Сг203 МпО Fe203

Р-71 Агролитозем-темногумусовый, катена Орлы

PU 0-25 2,53 11,20 56,45 0,07 1,54 5,77 0,78 0,01 0,21 6,26

ССа 25 и> 0,02 0,85 1 5,65 25,85 0,05 0,51 34,5 0,22 0,005 0,12 2,48

Р-72 Агробурозем, катена Орлы

PY 0-29 0,89 3,26 13,81 65,02 0,10 1,68 1,33 0,95 0,02 0,16 6,93

BMi 29-40 0,80 3,83 14,13 63,22 0,04 1,58 1,68 0,92 0,03 0,12 8,61

ВМ2 40-70 1,37 4,35 14,83 60,01 0,03 1,26 1,74 0,98 0,04 0,20 10,40

ВС 70-110 0,91 4,43 15,18 61,16 0,10 1,10 1,98 0,98 0,02 0,27 10,51

С 110-130 0,90 4,74 14,63 61,40 0,09 1,22 2,07 1,00 0,02 0,14 10,67

Р-73 Темно-п гмусово-глеевая почва, катена Орлы

AU 2-30 0,40 2,43 12,80 62,01 0,23 1,41 2,65 0,87 0,02 0,06 5,46

BTg 30-45 1,054 2,75 14,64 68,71 0,11 1,58 1,29 0,87 0,03 0,07 5,07

G45-59 0,71 2,86 14,73 66,97 0,11 1,56 1,59 0,91 0,02 0,09 5,86

ВТ 59-71 0 66 2 92 14 26 66 18 0 08 1,66 1,40 0,91 0,02 0,10 6,49

Cjl05-120 0,83 3,84 14,62 63,46 0,11 1,34 1,53 0,95 0,02 0,25 9,73

С2120-140 1,08 2,87 13,58 67,46 0,10 1,78 1,39 0,92 0,02 0,11 6,39

P-61 An эодерново-подзолистая почва, катена Соболи

PY0-29 1,01 2,10 13,13 72,91 0,21 1,66 0,94 0,84 0,02 0,11 4,20

EL 29-40 1,15 2,25 12,17 73,30 0,07 1,74 0,85 0,84 0,02 0,08 4,20

ВТ, 60-90 0,93 3,06 14,22 66,41 0,08 1,78 1,01 0,81 0,02 0,12 6,50

С 140-150 1,25 3,43 13,75 66,47 0,09 1,77 1,21 0,81 0,03 0,12 6,42

P-62 Агродерново-подзолистая глееватая почва катена Соболи

PYg 0-30 1,33 2,36 13,69 69,39 0,19 1,78 1,06 0,85 0,02 0,11 4,99

BELg 3050 0,96 2,63 14,38 68,44 0,05 1,75 1,05 0,87 0,03 0,07 6,01

BTi 50-70 0,99 2,80 13,21 68,54 0,09 1,75 1,09 0,81 0,03 0,15 6,32

С 140-160 0,97 3,22 13,62 62,39 0,08 1,41 1,31 0,73 0,03 0,09 7,14

Р-63 Агробу юзем, катена Соболи

PY 0-30 1,05 3,68 14,01 62,42 0,12 1,41 1,54 0,77 0,02 0,14 7,19

BMi 30-49 1,95 4,65 14,95 62,05 0,03 1,37 1,64 0,78 0,03 0,11 7,77

BM2 49-74 0,97 5,19 14,21 61,59 0,10 1,44 1,51 0,84 0,03 0,12 10,67

ВС 74-91 1,76 4,85 13,96 64,91 0,06 0,98 1,77 0,77 0,02 0,23 6,71

С 100-140 2,36 4,33 14,01 63,29 0,05 1,12 1,73 0,70 0,02 0,13 7,25

Р-64 Темно-гумусово-глеевая почва, катена Соболи

AU 5-31 1Д4 3,03 13,41 65,14 0,20 1,47 1,96 0,79 0,03 0,16 6,10

Bg 31-52 1,47 3,11 12,34 67,67 0,12 1,63 1,69 0,81 0,02 0,15 6,53

G 52-79 1,04 2,75 13,61 66,24 0,19 1,69 1,98 0,79 0,02 0,14 5,70

С 120-130 1,65 3,57 14,11 66,56 0,09 1,70 1,37 0,80 0,02 0,11 6,29

P-65 Перегнойно-гумусово-глеевая почва, катена Соболи

А 2-33 0,82 1,59 9,83 44,02 0,39 1,07 5,75 0,64 0,02 0,23 4,59

G 33-56 0,76 2,07 13,86 66,34 0,16 1,52 2,53 0,80 0,02 0,07 6,41

Bg 56-80 0,85 2,83 14,47 65,70 0,12 1,44 1,79 0,83 0,02 0,07 6,54

Таким образом, должны быть другие причины увеличения отношения FeoKC Редиг в оглеенных горизонтах. Одна из причин кроется в высокой чувствительности оксалата аммония к присутствию Fe(II), которое каталитически ускоряет растворение Ре(Ш)-(гидр)оксидов (Водяницкий, 2001, Водяниц-кий, 2003, Rhoton, et al, 1981) Этим же объясняется нарушение условия Кш < 1, когда явно фиксируется не аддитивность вытяжки Тамма, как экстрагента доли тонких и неупорядоченных Ре(Ш)-(гидр)оксидов от всех Fe(III)-(гидр)оксидов Не аддитивность ярко проявляется, если в почве много Fe(II)-минералов, которые могут настолько завышать экстрагирующую способность реактива Тамма, что она превышает действие реактива Мера-Джексона.

Источником ошибки критерия Швертмана может быть и выпадение в осадок Ре(П)-оксалата в ходе обработки почвы по Тамму (Водяницкий, 2007).

Дисбаланс в содержании железа при разных схемах фракционирования. Ожидаемое примерное равенство экстракций, то есть AFe = ±0.1%, наблюдается редко.

При последовательной схеме после обработки оксалатом аммония реактив Мера-Джексона из многих почв извлекает сравнительно мало железа (табл 5) В результате для большинства образцов наблюдается неравенство- AFe = редифарал) - (Fe0„c + Fe^nocn))] > 0 Размеры несогласия двух методик варьируют. величина AFe колеблется от -0 12 до 0 66% в разрезах катены Орлы и колеблется от 0 09 до 0 79% в разрезах катены Соболи.

Вероятная причина положительного дисбаланса - образование в ходе экстракции железа реактивом Тамма осадка Ре(П)-оксалата (Водяницкий, 2007). Гипотеза об образовании Ре(П)-оксалата согласуется с опытом, где установлено новообразование гп(11)-оксалата После обработки почвы кислым оксалатом аммония по данным синхротронного рентгеновского анализа образуется значительное количество оксалата Zn(II), включающего до половины валового цинка (Schemost, et al, 2002) Отмечается также образование вторичных слаборастворимых оксалатов Fe, Al и Са (Pickering, 1986) Следовательно, есть основание полагать, что положительная величина AFe характеризует снижение эффективности реактива Тамма в остатке почвы сохраняются трудно не полностью растворимые дитионитом новообразованные соединения железа, вероятно, РеСгО^НгО

Критерий Водяницкого. Выявить влияние всех факторов, определяющих причину дисбаланса в содержании железа в почвах разного генезиса, не представляется возможным Это исключает внесение поправки в величину Реокс Но для целей группировки важно, чтобы варьирование диагностического показателя не выходило за жесткие рамки, например, от 0 до 1 Поэтому Ю Н. Водяницкий (2007) предложил новый критерий оглеения Кв, отражающий долю оксалаторастворимых соединений железа от суммы всех свободных, который выражается так1

Кб Fcqkc [Fe0KC + РеДИТ(послед)3

Новый критерий по своей структуре не способен выйти за указанные рамки Ю.Н Водянидким дана градация гидроморфизма почв на основании критерия Кв

Гидроморфизм Отсутствует Слабый Средний Сильный Очень сильный

Кв <0 15 0,15-0,30 0,30-0,45 0,45-0,60 >0,60

Таблица 5. Цвет почв, выраженный через содержание условного красного пигмента (Нетусл); содержание железа (Ре), экстрагированного по параллельной и последовательной схемам из почву критерий Швертмана Кш и

Горизонт, глубина, см Нешусл % Fe в парал-лельной схеме, % Редят в последовательной Сумма Ре в последовательной Разность AFe (параллельное - после- Кщ Кв

оке ДИТ схеме, % схеме, % дова-тельное)

Р-7 ] Агролитозем темногумусовый, касгена Орлы

PU0-25 0 25 0,25 1,57 1,04 1,29 0,28 0,16 0,19

Cr, 25 и > 0 60 0,02 0,50 0,48 0,50 0,00 0,04 0,04

Р-72 Агробурозем, катенаОрлы

PY„ 0-29 0 55 0,23 2,27 1,60 1,83 0,44 0,10 0,13

BM, 29-40 0 79 0,16 2,40 1,75 1,91 0,49 0 07 0,08

ВМ2 40-70 0 93 0,12 2,99 2,22 2,34 0,65 0,04 0,05

ВС 70-110 1 02 0,07 2,90 2,20 2,27 0,63 0,02 0,03

С 110-130 1 19 0,04 3,00 2,40 2,44 0,56 0,01 0,02

Р-73 Темногумусово-глеевая почва, катена Орлы

AU 2-30 002 0,60 1,32 0,81 1,41 -0,09 0,45 0,42

ВТ8 30-45 0 20 0,34 0,90 0,70 1,04 -0,14 0,38 0,33

G 45-59 0 00 0,45 1,16 0,67 1,12 0,04 0,39 0,40

BT 59-71 С, 105-120 0 56 0 79 0,25 0,20 1,44 2,77 1,08 2,00 1,33 2,20 0,11 0,57 0,17 0,07 0,19 0,09

С2120-140 0 58 0 25 1,53 1,04 1,29 0,24 0,16 0,19

Р-61 Агродерново-подаолистая почва катена Соболи

PY 0-29 OOS 0,37 1,19 0,64 1,01 0,18 0,31 0,37

EL 29-40 0 11 0,25 1,16 0,71 0,96 0,20 0,22 0,26

ВТ, 60-90 0 48 0,23 1,55 1,13 1,36 0,19 0,15 0,17

С 140-150 0 08 0,19 1,79 _, 1,19 1,38 0,41 0,11 0,14

Р-62 Агродеон ззо-подзолистая глееватая почва, катена Соболи

PYg0-30 0 02 0,57 1 42 066 1 23 0,19 0,40 0,46

BELg 30-50 0 24 0 52 1,67 0,93 1 45 0,22 0,31 0,36

ВТ, 50-70 0 37 0,46 1,69 0,86 1,32 0,37 0,27 0 35

С 140-160 0 42 0,25 1,70 1,16 1,41 0,29 0 15 0,18

Р-63 Агробурозем, катена Соболи

PY0-30 0 30 0,18 1,79 1,35 1 53 0,26 0,10 0,12

BM, 30-49 0 36 0 11 1,91 1,39 1 50 0,41 0,06 0,07

ВМ2 49-71 ВС 71-91 061 0 52 0,08 0,07 2,85 1,78 1,97 1,41 2,05 1,48 0,80 0,30 0 03 0,04 0,04 0,05

С 100-140 0 39 0,05 1,81 1,40 1,45 0,36 0,03 0,03

Р-64 Темногумусово-глеевая почва, катена Соболи

AU5-31 0 06 0,35 1,69 1,20 1,55 0,14 0,21 0,23

В8 31-52 0 11 0,33 1,72 1,26 1 59 0,13 0,19 0,21

G 52-79 0 00 0,39 2,21 1 07 1,46 0,75 0,18 0,27

С 120-130 0 46 0,17 1,48 1 13 1 30 0 18 0 11 0,13

Р-65 Перегнойно-гумусовая глеевая почва, катена Соболи

А 2-33 001 0,66 1 41 0 57 1,23 0,18 0,47 0,54

G 33-56 0 00 0,64 1 90 0 94 1 58 0 32 0 34 0,40

В„ 56-80 0 10 0 59 2,04 1,19 1.78 0,26 0 29 0,33

В табл. 5 приведены значения двух критериев Значения критерия Водя-ницкого немного выше значений критерия Швертмана Чтобы сравнить эффективность критерия Швертмана с критерием Водяницкого, сопоставим их с цветом почв, выраженным в системе СШ-Ь*а*Ь*. Степень красноты почв характеризуется содержанием условного красного пигмента Нетусл, значения которого варьируют от 0 в оглеенных горизонтах до 1 0-1 1 % в красных метаморфических иллювиальных горизонтах

Корреляционный анализ показал, что между Нетуол и исходным критерием Шертмана Кш имеет место ожидаемая обратная статистическая связь, г = -0 75 Использование критерия Водяницкого повышает степень обратной связи с цветом почвы г = -0 77 и, следовательно, повышает эффективность критерия Шертмана, как показателя оглеения Отметим также повышение значений критерия Водяницкого для оглеенных горизонтов Главное же в том, что по новому критерию можно классифицировать почвы по степени гидромор-физма

5.4 Эволюция минералов железа. На рисунке 4 приведены мессбауэров-ские спектры образцов

Рис. 4. -Мессбауэровские спектры перегнойно-гумусово-глеевой почвы горизонт А (2-33 см) катена Соболи - А, темно-гумусовой глеевой почвы горизонт PY (2-30 см) катена Орлы - Б.

Мессбауэровские спектры всех образцов представляют собой совокупность трех секстетов, двух дублетов от ионов Fe3+ и одного от ионов Fe + с разными интегральными интенсивностями от образца к образцу Секстеты 1с и 2с обусловлены ионами Fe3+ в октаэдрической координации и относятся к гематитам с различной дисперсностью частиц Наряду с достаточно совершенными кристаллами с магнитными полями на ядрах Fe57 (НЭфф=504-508 кЭ) наблюдаются тонкодисперсные частицы, характеризующиеся меньшими значениями (Н,фф=484-492 кЭ), по сравнению с таковыми для стандартного гематита (515 кЭ) Секстеты Зс относятся к гидрогетиту Дублеты Д1 характерны для высокоспинового состояния ионов Fe3+ в октаэдрической координа-

ции Они обусловлены тонкодисперсными (гидр)оксидами железа Дублеты Д2 обусловлены ионами Fe3+ октаэдрической координации гидрослюд Дублеты ДЗ по изомерному сдвигу и квадрупольному расщеплению относятся к Fe2+ в решетке хлорита

Эволюция гематита. Обезжелезнение, которое часто рассматривают как главную особенность глея (Высоцкий, 1905, Зайдельман, 1991), в почвах на красноцветных отложениях Предуралья выражается в потере гематита аРе2Оз По данным месбауэровской спектроскопии содержание Fe в составе гематита в материнской породе достигает 1 6-3 2%, снижаясь в иллювиальных горизонтах до 1 0-2 1% В поверхностных и оглеенных горизонтах оно опускается ниже 1 0% На рис 5 область сохранения исходного гематита ограничим содержанием Fe в составе гематита > 1 0% Другое граничное значение, принятое на диаграмме, это гНмин =19, согласно (World reference base

, 1998) Таким образом, вся диаграмма на рис 5 делится на 4 области В область, ограниченную условиями гНмин < 19 и Fe >1% горизонты не попали

Область, ограниченную условиями гНмин > 19 и Fe > 1%, назовем «областью сохранения гематита» Здесь в окислительной среде располагаются материнская порода и иллювиальные горизонты В иллювиально-метамор-фических горизонтах ВМ отмечаются высокие значения редокс-потенциала гНмин > 27 Несмотря на это, содержание в них гематита ниже, чем в материнской породе, вероятно, за счет кратковременных редукционных процессов

В области, ограниченной условиями гНмин < 19 и Fe < 1% фиксируется, современная редукция гематита Она отмечается сезонно (весной) только в гор G перегнойно-гумусово-глеевой почвы катены Соболи, где содержание Fe в составе гематита уменьшилось до 0 2%

В области, ограниченной условиями гНмин > 19 и Fe < 1%, ситуация иная Окислительные условия свидетельствуют о том, что в настоящее время процесс редукции Fe(III) закончился Это относится к оглеенным горизонтам G темногумусово-глеевых почв обеих катен. В этих оглеенных горизонтах прекращение редукции Fe(III) нельзя объяснить израсходованием органического вещества, так как содержание Сорг достаточно велико 1 2-3 7% Тем более этим нельзя объяснить прекращение редукции Fe(III) в гумусовых горизонтах А и PY в катене Соболи и гор AU в катене Орлы, где содержание органического вещества еще больше Редукция Fe(III) может прекратиться из-за растворения наиболее дисперсных частиц гематита в прошлом и экранирования оставшихся частиц органическими молекулами или Fe(II), что характерно для застойного режима влажности в этих почвах тяжелого гранулометрического состава

3,5

3

£2,5

яз

1 2 а

§ 1,5

о

га

а? 1 о

0.5

щ С

ГЬлноэ или

знэнигельное

со>ранение

гематита а ВМ1

Я __С 1 «

шЮ ВМ1

ЕМ1

ш Я

Современная редукция темзшта остагсннан ш д редукция гемзгяга ш в в РГ ^■Аи

■ С ■1 1- г ч - ">' —г- - Т" '-г" 1- ■

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

гНилин

Рис.5 Диаграмма зависимости содержания Ре в составе гематита от минимального значения парциального давления водорода гНмни почвенного раствора.

Таким образом, по значению показателя гНмин различаются современные и остаточные формы редукции гематита. В настоящее время редуцируется гематит только в гидроморфной перегнойно-гумусово-глеевой почве, тогда как в тем [ югу му со во-гл ее в ы х почвах редукция гематита к настоящему времени завершена.

Таким образом, в метаморфических горизонтах ВМ содержание гематита снижается по сравнению с материнской породой, вероятно, за счет кратковременной редукции Ре(Ш). Еще ниже содержание гематита в оглеенных горизонтах. Выявлено уменьшение содержания гематита и в гумусовых горизонтах, несмотря на отсутствие морфологических признаков оглеепия, в силу маскирующего влияния гумуса. По значению критерия Водяницкого, напряженность редукционных процессов превышает таковые в глеевых горизонтах, что подтверждает развитие редукционных процессов в гумусовых горизонтах.

Эволюция гетита. Долю гетита аРеООН определяли по данным месбау-з ров с кой спектроскопии по критерию гидроксидогенеза железа (А'гг=гетит ! (гетит+гематит). Критерий гидроксидогенеза (Кгг) железа варьирует от 0 до I.

Исследованные почвы имеют важную особенность. Если почвы лесной зоны, например, на северо-западе России, где Кгг достигает 0.7 — 0.8, наследуют больше гетита, чем гематита, то почвы Предуралья наследуют исключительно гематит. Действительно, низкие значения Кгг (в основном меньше

О 25) говорят о преобладании гематита Гетит, находящийся в небольшом количестве, отличается низкими значениями Лэфф Это говорит о слабой упорядоченности и дисперсности частиц, что характерно для его гидратирован-ной разновидности, то есть гидрогетита аБеООН иН20 В отличие от гетита, обычно гидрогетит в почвах не бывает литогенным, а образуется за счет редукции гематита до Бе(11) и последующего окисления

На рисунке 6 показано, как накопление гетита зависит от условий редукто-генеза, которое наиболее адекватно выражается через минимальное значение парциального давления водорода почвенного раствора гНмин На диаграмме границами служат величины Кгг = 02 Согласно градации Водяницкого (2007) при Кгг <02 образование гидрогетита выражено очень слабо, а при Кгг = 0 2-04 - слабо

На диаграмме выделяются две области В области, ограниченной условием Кгг — 0 2-0,4, располагаются два глеевых горизонта и один гумусовый. В глеевом горизонте в в перегнойно-гумусово-глеевой почве катены Соболи идет не только современная редукция гематита до Ре2+, но и окисление Ре2+ при увеличении Ен с образованием значительного количества гетита Аналогично, в глеевом горизонте в темногумусово-глеевой катены Орлы и гумусовом горизонте А перегнойно-гумусово-глеевой почв катены Соболи при увеличении Ен гетит значительно накопился благодаря большим запасам Ре2+

В области, ограниченной условиями Кгг <0 2, гетита содержится очень мало Это относится в особенности к нижним и средним горизонтам с очень малой долей гетита Кгг < 0 05 Это не удивительно, учитывая гематитовый состав почвообразующих красноцветных пород

■ а

Слабое накопление гетита

Очень слабое накопление гетита ■ ру

■ вм1

I*"

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

(Нмин

Рис. 6 Диаграмма зависимости критерия гидроморфизма железа Кгг от минимального значения потенциала гНмин. Интервалом гН=25-30 показана неопределенность значений гНмин в тех горизонтах, где редокс потенциал не измеряли.

0,35 0,3 0,25 0,2 -0,15

I

01 !

0 05 |

I

0 ! 15

Выводы

1 В почвах на элювии и делювии пермских глин среднего Предуралья морфологические признаки четко отражают различия почв по ОВ-условиям. Признаки оглеения наличие самостоятельного глеевого горизонта, обводненность горизонтов, сизая окраска структурных отдельностей и горизонтов, проявляется только в пониженных элементах рельефа, где возможно проявление восстановительных процессов Агробуроземы верхней и средней части склона имеют красно-бурую и бурую окраску, что может свидетельствовать о преобладании окисленных форм соединений железа и окислительных условий почвообразования

2 Исследуемые почвы имеют тяжелый гранулометрический состав по всем горизонтам профиля В агробуроземах содержание ила высокое. А профильное распределение равномерное Почвы на элювиальных отложениях существенно отличаются от дерново-подзолистых по реакции среды, содержанию питательных элементов, степени насыщенности основаниями В почвах на делювиальных отложениях содержание органического вещества

3 Влажность почв меняется в зависимости от количества осадков и температуры воздуха и почвы В дерново-подзолистых почвах и агробуроземах находящихся на вершине и в средней части склона в летний период отмечается снижение влажности до ВЗ - НВ Почвы у подножия склона в весенний период в течении 2-3 недель наблюдается насыщены влагой до ПВ В весенний период снеготаяния формируется верховодка. Избыточное увлажнение глее-вых почв может способствовать развитию восстановительных условий почвообразования.

4 Усреднение при свертке режимной информации средних значений парциального давления водорода гНср оказывается не эффективным при различении оглеенных и неоглеенных горизонтов Связано это с тем, что в лесных почвах глей образуется не постоянно, а только в периоды снижения редокс-потенциала, тогда как при небольшом подъеме гН горизонт сохраняет свой оглеенный облик В то же время, минимальные значения редокс-потенциала гНмин лучше различают гидроморфные горизонты от автоморфных

5 По значению показателя парциального давления водорода гНмин различаются современные и остаточные формы редукции гематита В настоящее время редуцируется гематит только в гидроморфной перегнойно-гумусово-глеевой почве, тогда как в темногумусово-глеевых почвах редукция гематита к настоящему времени завершена Глеевые горизонты неоднородны по состоянию железа В условиях максимального переувлажнения в глеевом горизонте перегнойно-гумусово-глеевой почвы фиксируется современная редукция гематита до Ре(И), о чем говорят низкие значения гНмин < 19 В менее увлажненных темногумусово-глеевых почвах, наблюдается высокие значения парциального давления водорода гНмин >19, что характеризует оглеение как унаследованное

6. Выполнено сравнение эффективности двух критериев гидроморфизма, основанных на экстракции Ре реактивами Тамма (Реокс) и Мера-Джексона (Редит) Критерий Швертмана основан на параллельной схеме экстракции и

представляет собой отношение Реокс/Тедит Критерий гидроморфизма, предложенный Водяницким, основан на последовательной схеме и представляет собой отношение Реокс [Реокс + Редит-посл ] Последний критерий варьирует в жестких рамках от 0 до 1 и используется для классификакции степени оглеения, в отличии от критерия Швертмана у которого нет верхнего предела. По значению критерия Водяницкого, равному 0,23-0,54 гумусовые горизонты превосходят глеевые (0,25-0,39), что подтверждает развитие редукционных процессов в гумусовых горизонтах

7 Низкие значения критерия гидроксидогенеза железа (в основном Кгг = [гетит (гетит + гематит)]< 0,25) говорят о преобладании в почвах гематита над гетитом В метаморфических горизонтах ВМ содержание гематита снижается по сравнению с материнской породой, вероятно, за счет кратковременной редукции Ре(Ш). Еще ниже содержание гематита в оглеенных горизонтах Выявлено уменьшение содержания гематита и в гумусовых горизонтах, несмотря на отсутствие морфологических признаков оглеения, в силу маскирующего влияния гумуса

8 Гетит отличается низкими значениями эффективного магнитного поля Нэфф Это говорит о слабой упорядоченности и дисперсности частиц, что характерно для гидрогетита аРе00Н*пН20 Особенно мало гетита (Кгг < 0 05) в нижних и средних горизонтах в силу гетитового состава почвообра-зующих красноцветных пород В двух глеевых и одном гумусовом горизонте гетит накапливается до уровня Кгг=0,2-0,4, что говорит об окислении Ре(П) при временном подъеме Ен

9 В результате апробации различных критериев редуктогенеза установлено, что некоторые из них пригодны для характеристики глеегенеза почв Пре-дуралья По цвету почв в системе С1Е-Ь*а*Ь* оглеение почв характеризуется низким содержанием условного красного пигмента Нет уел < 0 1 Критерий оглеения Водяницкого лучше согласуется с цветом данных почв чем критерий Швертмана Критерий гидроксидогенеза Кгг, несмотря на слабое варьирование, отражает возрастание доли гетита в гидроморфных горизонтах Использование показателя парциального давления водорода гНмин позволяет выявить оглеение в гумусовых горизонтах, где оно морфологически не проявляется в силу маскирующего влияния гумуса

По теме диссертации опубликовано 6 работ

1 Водяницкий Ю.Н, Васильев А А, Гилев В Ю Содержание магнетита и маггемита в почвах Предуралья //Мат Вс научной конференции, посвященной 160-летию со дня рождения В В Докучаева Почвоведение и агрохимия в XXI веке 1-3 марта 2006 г С-П6 2006 С 15-16

2 Водяницкий Ю Н , Васильев А А , Гилев В Ю Сатаев Э Ф Формы оглеения в почвах на красноцветных отложениях среднего Предуралья // Бюл Почвенного ин-та имени В В Докучаева Вып 58 М 2006 С 80-86

3 Водяницкий Ю.Н., Васильев А А, Власов М.Н, Гилев В.Ю Оптические свойства гематитсодержащих почв // Проблемы почвоведения. Науч Тр Почв ин-та им. В В Докучаева РАСХН. М, 2006. С 325-346

4. Водяницкий Ю Н, Васильев A.A., Гилев В.Ю. Минералы железа в крас-ноцветных почвах Предуралья // Почвоведение 2007 №4 С 475-486

5 Водяницкий Ю Н, Васильев А А, Гилев В Ю Превращение (гидр)оксидов железа в почвах на красноцветных отложениях Предуралья // Бюл Почвенного ин-та им В В Докучаева Вып 59 М 2007 С 42-49

6 Гилев В.Ю Полевая диагностика форм оглеения в почвах Среднего Предуралья //Доклады РАСХН 2007 №3 С 31-33

Ьум ВХИ, Формат 60.....84[ (ечагь на ризографе.

Усл. печ. л. 1.38. Тираж 100 экз. Заказ № )27 Отпечатано В 'МЩ[<&ТрокростЪ» Нсрмской государственной сельскохозяйственной академий имени академика Д, Н- Принишиикова, 614000, Россия, г. Пермь, ул. Коммунистическая. 23 тел. 210-35-34

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Гилев, Виталий Юрьевич

Введение;;

1. Основные представления о генезисе почв среднего Предуралья

1.1 Красноцветные верхнепермские отложения

1.2 Особенности почвенного покрова среднего Предуралья сформировавшихся на элювии пермских глин и элювиально-делювиальных материнских породах

1.3 Редуктогенез в почвах

1.4 Оксидогенез железа в почвах

2. Объекты и методы исследований

2.1 Объекты исследований

2.1.1 Общая характеристика

2.1.2 Характеристика условий почвообразования

2.2 Методы исследований

2.2.1 Полевые методы

2.2.2 Лабораторные химические методы

2.2.3 Лабораторные физические методы

2.2.4 Определение оптических свойств почв в системе CIE-L*a*b ;^

3. Свойства почв

3.1 Морфологическая характеристика

3.2 Физические и агрохимические свойства

3.2.1 Гранулометрический состав почв

3.2.2 Агрофизические свойства

3.2.3 Агрохимические свойства

3.3 Цвет почв в системе CIE-L*a*b "

4. Режимы почв

4.1 Режим влажности

4.2 Динамика редокс потенциала Ен, рН и температуры почвен ного раствора

5. Оксидогенез и редуктогенез железа в почвах среднего Предура-лъя

5.1 Критическое значение показателя парциального давления водорода

5.2 Химический состав почв

5.3 Критерий Швертмана и критерий оглеения Водяницкого

5.4 Эволюция минералов железа

5.4.1. Эволюция гематита

5.4.2 Эволюция гетита.

5.5 Геохимия магнетита и маггемита

Выводы

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Оксидогенез и редуктогенез в почвах на элювии и делювии пермских глин среднего Предуралья"

Характерной особенностью почвенного покрова Предуралья является частая пространственная смена почв и мелкоконтурность, обусловленные главным образом геоморфологическими факторами и спецификой почвооб-разующих пород (Коротаев, 1962, Ковриго, 2004).

В структуре почвенного покрова Предуралья широко распространены почвы, сформировавшиеся на красноцветных пермских отложениях, они и достаточно высоко освоены. Их изучением занимались Коротаев (1961), Чернов (1958, 1962, 1971, 1974),. Протасова (1962 -1991), Карпушенков (1984), Светлова, Градусов (1985).

Вместе с тем имеются пробелы в изучении генезиса почв на красно-цветных пермских отлржениях Предуралья, в частности в сведениях об элементарных почвообразовательных процессах, участвующих в их формировании. В связи с различием почв по степени гидроморфизма на разных элементах рельефа актуальным является изучение в них оксидогенеза и редуктоге-неза.

Целью работы является изучение и анализ генетических особенностей почв на красноцветных пермских отложениях, и выявление изменений их свойств в зависимости от степени развития оксидогенеза и редуктогенеза.

Были поставлены следующие задачи:

1. Провести режимные наблюдения в весенне-летний период с изучением влажности, окислительно-восстановительного потенциала, рН и температуры почв разной степени гидроморфизма.

2. Исследовать особенности их морфологических, химических и физических свойств, а также гранулометрического и минералогического состава.

3. Выявить формы развития оксидогенеза и редуктогенеза железа в почвах.

4. Апробировать различные, в том числе новые, критерии оксидогенеза и редуктогенеза на примере почв Предуралья.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Установлено, что показатель парциального давления водорода гН полезен как базовый критерий для дифференциации видов глея. В зависимости от гидрологических условий глеевые горизонты в лесных почвах следует различать на два вида: 1) редуцированный глей Gr, образующийся в условиях пассивного водообмена при гН<19 и 2) деффиритизированный глей Gdf, образующийся в условиях активного водообмена при гН>19. В качестве полевого теста для определения вида глея следует использовать минимальные значения показателя парциального давления водорода гНмин, определеннных весной или в начале лета в период максимального развития редукционных процессов. На примере почв Предуралья показанно, что минимальные значения гНмин лучше согласуются с цветом оглеенных горизонтов, чем средние значения гНср.

2. Установлено, что содержание гематита снижается в оглееных горизонтах. В гумусовых горизонтах оглеение фиксируется по гНмин < 19, несмотря на отсутствие морфологических признаков оглеения, из-за маскирующего влияния гумуса. Глеевые горизонты неоднородны по состоянию железа.

3. Апробированны различные критерии редуктогенеза. Цвет оглееных почв целесообразно характеризовать в системе CIE-L*a*b*no низкому содержанию условного красного пигмента: Нет уел <0.1. Критерий оглеения Водяницкого может заменить критерий Швертмана при характеристике оглеения по состоянию Fe. Критерий гидроксидогенеза железа отражает возрастание доли гетита aFe ООН в гидроморфных горизонтах. Показатель парциального давления водорода гН мин позволяет выявить оглеение в гумусовх горизонтах, где оно морфологически не проявляется в силу маскирующего влияния гумуса. Малопригодно в качестве критерия оглеения отношение «магнетит:маггемит» в силу его широкого варьирования в автоморфных нижних горизонтах.

Практическая значимость. Результаты работы предложено использовать для решения некоторых вопросов классификации и диагностики почв Предуралья разной степени гидроморфизма. Полученные данные могут быть применены в почвенных, землеустроительных и экологических службах, кадастровых бюро Предуралья, а также учебном процессе.

Результаты диссертации изложены в 6 публикациях.

Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность за руководство исследованиями, всестороннюю помощь и абсолютную поддержку своим наставникам - заведующему отделом химии и физоко-химии почв Почвенного института имени В.В. Докучаева, доктору сельскохозяйственных наук Ю.Н. Водяницкому и кандидату сельскохозяйственных наук, доценту кафедры почвоведения Пермской государственной сельскохозяйственной академии имени академика Д.Н. Прянишникова - А. А. Васильеву.

Благодарю за содействие и сотрудничество при выполнении экспериментальных работ Ю.Т. Платова и В.В. Коровушкина, а также студентов кафедры почвоведения за помощь в проведении режимных наблюдений. Искренне признателен сотрудникам кафедры почвоведения за благожелательную атмосферу и обсуждение результатов исследований.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Гилев, Виталий Юрьевич

Выводы

1. В почвах на элювии и делювии пермских глин среднего Предуралья морфологические признаки четко отражают различия почв по ОВ-условиям. Признаки оглеения: наличие самостоятельного глеевого горизонта, обводнённость горизонтов, сизая окраска структурных отдельностей и горизонтов, проявляется только в пониженных элементах рельефа, где возможно проявление восстановительных процессов. Агробуроземы верхней и средней части склона имеют красно-бурую и бурую окраску, что может свидетельствовать о преобладании окисленных форм соединений железа и окислительных условий почвообразования.

2. Исследуемые почвы имеют тяжелый гранулометрический состав по всем горизонтам профиля. В агробуроземах содержание ила высокое. А профильное распределение равномерное. Почвы на элювиальных отложениях существенно отличаются от дерново-подзолистых по реакции среды, содержанию питательных элементов, степени насыщенности основаниями. В почвах на делювиальных отложениях содержание органического вещества высокое.

3. Влажность почв меняется в зависимости от количества осадков и температуры воздуха и почвы. В дерново-подзолистых почвах и агробуроземах находящихся на вершине и в средней части склона в летний период отмечается снижение влажности до ВЗ - НВ. Почвы у подножия склона в весенний период в течении 2-3 недель наблюдается насыщены влагой до ПВ. В весенний период снеготаяния формируется верховодка. Избыточное увлажнение глеевых почв может способствовать развитию восстановительных условий почвообразования.

4. Усреднение при свертке режимной информации средних значений парциального давления водорода гНср оказывается не эффективным при различении оглеенных и неоглеенных горизонтов. Связано это с тем, что в лесных почвах глей образуется не постоянно, а только в периоды снижения ре-докс-потенциала, тогда как при небольшом подъеме гН горизонт сохраняет свой оглеенный облик. В то же время, минимальные значения редокспотенциала гНмщ, лучше различают гидроморфные горизонты от автоморф-ных.

5. По показателю парциального давления водорода гН^щ различаются современные и остаточные формы редукции гематита. В настоящее время редуцируется гематит только в гидроморфной перегнойно-гумусово-глеевой почве, тогда как в темногумусово-глеевых почвах редукция гематита к настоящему времени завершена. Глеевые горизонты неоднородны по состоянию железа. В условиях максимального переувлажнения в глеевом горизонте перегнойно-гумусово-глеевой почвы фиксируется современная редукция гематита до Fe(II), о чем говорят низкие значения гНмин < 19. В менее увлажненных темногумусово-глее;вых почвах, наблюдается высокие значения парциального давления водорода гНмин > .19, что характеризует оглеение как унаследованное.

6. Выполнено сравнение эффективности двух критериев гидроморфиз-ма, основанных на экстракции Fe реактивами Тамма (FeoKc) и Мера-Джексона (Редит). Критерий Швертмана основан на параллельной схеме экстракции и представляет собой отношение Реокс/Редит. Критерий гидромор-физма, предложенный Водяницким, основан на последовательной схеме и представляет собой отношение FeoKc : [FeoKc + Редит-посл.]. Последний критерий варьирует в жестких рамках от 0 до 1 и используется для классификак-ции степени оглеения, в отличии от критерия Швертмана у которого нет верхнего предела. По значению критерия Водяницкого, равному 0,23-0,54 гумусовые горизонты превосходят глеевые (0,25-0,39), что подтверждает развитие редукционных процессов в гумусовых горизонтах.

7. Низкие значения критерия гидроксидогенеза железа (в основном Кгг = [гетит:(гетит + гематит)]< 0,25) говорят о преобладании в почвах гематита над гетитом. В метаморфических горизонтах ВМ содержание гематита снижается по сравнению с материнской породой, вероятно, за счет кратковременной редукции Fe(III). Еще ниже содержание гематита в оглеенных горизонтах. Выявлено уменьшение содержания гематита и в гумусовых горизонтах, несмотря на отсутствие морфологических признаков оглеения, в силу маскирующего влияния гумуса.

8. Гетит отличается низкими значениями эффективного магнитного поля Нэфф. Это говорит о слабой упорядоченности и дисперсности частиц, что характерно для гидрогетита aFe00H*nH20. Особенно мало гетита (Кгг < 0.05) в нижних и средних горизонтах в силу г^Атдеоы»состава почвообра-зующих красноцветных пород. В двух глеевых и одном гумусовом горизонте гетит накапливается до уровня Кгг=0,2-0,4, что говорит об окислении Fe(II) при временном подъеме Ец.

9. В результате апробации различных критериев редуктогенеза установлено, что некоторые из них пригодны для характеристики глеегенеза почв Предуралья. По цвету почв в системе CIE-L*a*b* оглеение почв характеризуется низким содержанием условного красного пигмента: Нет уел <0.1. Критерий оглеения Водяницкого лучше согласуется с цветом данных почв чем критерий Швертмана. Критерий гидроксидогенеза Кгг, несмотря на слабое варьирование, отражает возрастание доли гетита в гидроморфных горизонтах. Использование показателя парциального давления водорода гНмин позволяет выявить оглеение в гумусовх горизонтах, где оно морфологически не проявляется в силу маскирующего влияния гумуса. Малопригодно в качестве критерия оглеения отношение «магнетит:маггемит» из-за широкого варьирования в автоморфных нижних горизонтах за счет неоднородности материнских пород.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Гилев, Виталий Юрьевич, Москва

1. Александрова JI.H., Найденова О.А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. JI-д. Колос. 1976.280 с.

2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М,: Изд-во Моск. Ун-та, 1970. 487 с.

3. Белозерский С.Н., Казаков М.И., Гагарина Э.И., Хантулеев А.А. Применение мессбауэровской спектроскопии к изучению форм железа в лесных почвах // Почвоведение. 1978. № 9. С. 35-45.

4. Болатбекова КС. Свойства, мелиорация и альтернативное использование заболоченных почв центра Нечерноземья России. Автореф. дисс. к. б. н. Тверь. 2004. 50 с.

5. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с/

6. Водяницкий Ю.Н. Образование оксидов железа в почве / Почв, ин-т им. В.В.Докучаева. М., 1992. 275 с.

7. Водяницкий Ю.Н. О растворимости реактивом Тамма железистых минералов//Почвоведение. 2001. № 10. С. 1217-1229.

8. Водяницкий Ю.Н. Химия и минералогия почвенного железа / Почв, инт им. В.В.Докучаева. М., 2003- 236 с.

9. Водяницкий Ю.Н. Гидроксиды железа в биогенных ровообразованиях лесных почв Русской равнины. // Почвоведение-2003- №12. С. 1440-1452

10. Водяницкий Ю.Н., Горшков А:И., Сивцов А.В. Термодинамически нестабильные гидроксиды железа в дерново-подзолистых и бурых лесных почвах // Почвоведение. 1996. № 12. С. 1440-1447.

11. Водяницкий Ю.Н., Шитое JI.JI. Изучение некоторых почвенных процессов по цвету почв / Почв, ин-т им. В.В.Докучаева. М., 2004- 85с

12. Водяницкий Ю.Н. Химия, минералогия и цвет оглееных почв. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучяева РАСХН, 2006.- 170

13. Вологжаиина Т.В., Чижикова И.П.Зонально-провинциальные особенности химико-минералогического состава серых лесных почв//Тр. ПСХИ. 1979.-Т.87.-С. 3-19.

14. Вологжаиина Т. В. Почвенно-географическое районирование и структура почвенного покрова Пермской области/ Т.В.Вологжанина, Н.А.Москвитин, В.Ф.Бутенко//Научные основы повышения плодородия почв. Труды ПСХИ, 1982.-С 3-8

15. Воробьева -JI.A. Теория и методы химического анализа почв. М.: Изд. МГУ. 1995. 143 с.

16. Воробьева JI.A. Химический анализ почв. М.: Изд. МГУ. 1998. 270 с.

17. Высоцкий Г.Н (1905) Тлей" // Избр. Соч. М.: Изд-во АН СССР, 1962.-Т.2.-С. 70-91.

18. Газизулин Ф.Х. Генезис почв, сформировавшихся на красноцветных отложениях Среднего Поволжья и Предуралья // Почвоведение 1995. - №9 -С.1071-1081.

19. Герасимов И.П. Элементарные почвенные процессы как основа для генетической диагностики почв // Почвоведение. 1973. - № 5. С. 102-113.

20. Герасимов И.П. Генетические, географические и исторические проблемы современного почвоведения. -М.: Наука, 1976. -298 с.

21. Герасимов И.П., Глазовская М.А. Основы почвоведения и географии почв. М.: Географгиз, 1960. 498 с.

22. Гипергенные окислы железа в геологических процессах. М.: Наука, 1975.206 с.

23. Голодовская Г.А. Инжинерно-геологическиеи условия. Геологическая среда / Г.А. Голодовская, Д.Г. Зиллинг // Почвенно-геологические условия Нечерноземья. М.:МГУ, 1984. - С. 238-271

24. Горбунова К.А., Андрейчук В.Н., Костарев В.П., Максимович Н.Г. Карст и пещеры Пермской области. Пермь: Изд-во ПГУ, 1992. С. 7-11.

25. Горский И.И. Краткаягеологическая история Урала. Объяснительная записка к геологической карте Урала. ГОНТИ, М.Л., 1941

26. Добровольский В.В. Покровные красноцветные отложения юго-восточной Европы // Почвоведение. 1987. - №8. - С. 15-27.

27. Добровольский В.В. Почвы на красноцветных продуктах выветривания/ В.В. Добровольский, Т.Ф.Урушадзе.- Тбилиси, 1990.-103с

28. Дьяков В.П. Свойства дерново-подзолистых почв Предуралья подзоны южной тайги//свойства и рациональное использование пахотных почв Предуралья-Пермь, 1989. С. 8-25.

29. Дюшофур Ф. Основы почвоведения. Эволюция почв. М. Прогресс. 1970.591с.

30. Зайделъман Ф.Р. Эколого-мелиоративное почвоведение гумидных ландшафтов. -М.: Агропромиздат, 1991. -320 с.

31. Зайделъман Ф.Р. Естественное и антропогенное переувлажнение почв. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 287 с.

32. Зайделъман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М., Изд. МГУ, 1998, 300 с.

33. Карпушенков В.В. Характеристика некоторых физический свойств дерново-бурых почв Пермской области // Науч. тр. ПСХИ. Пермь, 1977. а. -Т. 128.-С. 70-76.

34. Карпушенков В.В. Воднопептизируемый ил в почвах Пермской области //Вопросы почвоведения и агрохимии: Тр. Перм. с-х. ин-та. Пермь, 1977. б.-Т. 128.-С. 64-69.

35. Каск Р.П. Дерново-карбонатные выщелоченные и оподзоленные почвы или буроземы // Почвоведение. 1976. - №7. - С. 17-27.

36. Каск Р.П., ИосуаЛ.А. Формы железа в дерново-карбонатных почвах Эстонии / Р.П. Каск, J1.A. Иосуа // Почвоведение. 1982. - №2. С. 22-30.

37. Карпушенков В.В. Характеристика некоторых физических свойств дерново-бурых почв Пермской области тр. Пермский СХИ т. 128.-1977.-С.70-76.

38. Карпушенков В.В. Характеристика некоторых физический свойств дерново-бурых почв Пермской области // Науч. тр. ПСХИ. Пермь, 1977. а. -Т. 128.-С. 70-76.

39. Карпушенков В.В. Воднопептизируемый ил в почвах Пермской области //Вопросы почвоведения и агрохимии: Тр. Перм. с-х. ин-та. Пермь, 1977. б.-Т. 128.-С. 64-69.

40. Карпушенков В.В. Агрофизические свойства и гидрологический режим почв тяжелого механического состава Предуралья. Автореферат на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. Ленинград -Пушкин, 1984. 16 с.

41. Кауричев И.С. Типы окислительно-восстановительных режимов почв//Почвоведение. 1979. №3. С.

42. Кауричев И.С., Ноздрунова Е.М. Общие черты генезиса почв временного избыточного увлажнения // Новое в теории оподзоливании и осоло-дения почв. М.: Изд-во АН СССР, 1964. - С. 46-61.

43. Кауричев И.С., Орлов Д.С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М.: Колос, 1982. 246 с.

44. Кауричев КС., Панов Н.П., Розов Н.Н., Стратонович М.В., Фокин А. Д. Почвоведение. М.: Агропромиздат, 1989. 719 с.

45. Классификация и диагностика почв России / Составители: Л.Л.Шишов, В.Д.Тонконогов, И.И.Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

46. Ковалев В.А. Болотные минерально-геохимические системы / Минск. Наука и техника, 1985. 327 с.

47. Ковриго В.П. Почвы Удмуртской республики: моногр./ В.П. Коври-го. Ижевск: РИО Ижевская ГСХА, 2004. -490 с.

48. Козловский Ф.И. О формах анаэробных процессов в торфяниках центральной Барабы // Теория и методы изучения почв и почвенного покрова. М.: Геос, 2003. С. 299-314

49. Козловский Ф.И., Корнблюм Э.А. Мелиоративные проблемы освоения пойм степной зоны. М.: Наука, 1972, 220. с.

50. Копысов В.В. Изменение качества почв Северо-Востока Нечерноземья под влиянием антропогенного воздействия. Киров. ВГСХА, 2002.-240с.

51. Коржинский С.И. Предворительный отчет о почвенных и геоботанических исследованиях 1886. года в губерниях Казанской, Самарской, Уфимской, Пермской и Вятской. Казань, 1887. 72с.

52. Коносов Г.Ф. О генезисе дерново-карбонатных почв // Почвоведение. 1981. - №4. - С. 5-15.

53. Коротаев Н.Я. Почвенное районирование Пермской облас-ти//Почвенное районирование СССР. М., 1961. С. 66-82.

54. Коротаев Н.Я. Почвы Пермской области. Пермь, 1962 - 278с.

55. Краснов И.И. Четвертичные отложения, и геоморфология Камско-Печерско-Вычегорского водораздела и прилегающих территорий. Материалы по геоморфологии Урала. Госгеолитиздат, M.-JL, 1948, с. 47-88

56. Лессовая С.Н. Минералогический состав красноцветных отложений и его влияние на почвообразование в северотаежной подзоне Европейской территории России / С.Н. Лесовая, Э.А. Гойло, Н.П. Чижикова // Почвоведение.-2005. №8.-С. 1001-1011.

57. Лобов В.А. К характеристике верхнепермских, отложений на Маршруте Пермь-Киров // Ученые записки ПГУ. Пермь, 1940. - Т. 3, вып. 3. -С. 17-24.

58. Мазур Т.А. Характеристика некоторых пород казанского яруса в районе станции Левшино. // Ученые записки ПГУ Пермь, 1940. - Т. 3, вып. 3. - С. 32-44.

59. Максимович Г.А. Верхнепермские отложения Пермско-Сарапульского района // Тезисы докладов XVII Международного геологического конгресса. Пермь, 1937. - С. 100-101.

60. Морозов В.В. Формы соединений железа в почвах на красноцветных пермских отложениях по данным Месбауэровской спектроскопии / В.В. Морозов и др. // Вестник МГУ. Сер.17. Почвоведение. 1987. №4. -С. 8-14.

61. Назаров Н.Н. Овражная эрозия в Прикамье. Пермь, 1992. - 103 с.

62. Ногина Н.А, Лебедева И.И., Шурыгина Е.А. О влиянии низких температур на растворимость и подвижность несили'катых форм железа // Почвоведение. 1968. № 12. С. 66-75.

63. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.

64. Печеркин И.А. Геодинамика побережий Камских водохранилищ. Т.1.-Пермь, 1966.- 198 с.

65. Почвенный покров и земельные ресурсы Российской Федерации / Коллектив авторов; Под редакцией JI.JL Шишова, Н.В. Котова, А.З. Родина, В.Н. Фридланда. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2001.-400 с.

66. Протасова Л.А. Вопросы повышения плодородия почв, сформировавшихся на пермских глинах в условиях среднего Предуралья//Тр. ПСХИ. -1962.-т.18. С. 89-102.

67. Протасова Л.А. О генетических особенностях коричнево-бурых почв Среднего Предуралья//Тр. ПСХИ. 1971. - т/87. С. 20-34.

68. Протасова Л.А. Минералогический состав илистой фракции дерново-бурых и коричнево-бурых почв Пермской области. Научные основы повышение плодородия почв. Межвузовский сборник научных трудов. Пермский сельскохозяйственный институт, 1982, 128с.

69. Протасова Л.А. Агрономическая оценка дерново-бурых почв Пермской области. Тезисы докладов научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава/ПСХИ Пермь, 1988, -с 46-47

70. Протасова Л.А. Агрономическая оценка свойств коричнево-бурых почв //. Тезисы докладов научно-практической конференции. Тюмень, 1989,-с 29-30

71. Протасова Л.А. О группах и формах железа в коричнево-бурых почвах Пермской области//Свойства и рациональное использование пахотных почв Предуралья. Пермь, 1989 С. 44-50.

72. Протасова Л.А. Дерново-бурые почвы Ильинского района/ J1.A. Протасова, Л.П. Савенко// Плодородие и мелиорация почв Нечерноземья.-Пермь, 1991.-С 89-99

73. Протасова Л.А. Свойства дерново-карбонатных почв пермской области/ Л.А. Протасова, Л.П. Савенко// Плодородие и мелиорация почв Нечерноземья.- Пермь,1991.-С 99-106

74. Протасова Л.А. К вопросу о генезисе почв на красноцветных пермских отложениях // Пермский аграрный вестник Пермь: ИПЦ «Прокрость», 2006.-Вып. 16 ч. 1. -С. 28-35.

75. Ризположенский Р.В. Описание Пермской губернии в почвенном отношении. Казань, 1909. 282с.

76. Роде А.А. К вопросу об оподзоливании и лессиваже. // Почвоведение,. 1964. №7. - С. 9-23.

77. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. Л.: Гидрометеоиздат, 1969 Т.Н.--286с.

78. Рупрехт Ф.И. Геоботанические исследования о черноземе. СПб, 1866. С.31-36

79. Савич В.И., Кауричев, И.С., Шишов Л.Л., Амергужин Х.А., Сидоренко О.Д. Окислительно-восстановительные процессы в почвах, агрономическая оценка и регулирование. Костонай. 1999. 404 с.

80. Самойлова Е.М. Почвообразующие породы- М.: Изд-во МГУ, 1992.- 175с.

81. Светлова Е. И. Минералогический и химический состав почв южнотаежной зоны Предуралья / Е.И. Светлова, Б.П. Градусов // Почвоведение. -1985. -№2. С.104-113

82. Скрябина О.А. Эродированные дерново-карбонатные почвы Пермской области // Вопросы почвоведения и агрохимии: Тр. Перм. с-х. ин-та. -Пермь, 1977. Т. 128. - С. 52-63.

83. Скрябина О.А. Почвы надпойменных террас реки Камы в пределах Краснокамского района пермской области // Пермский аграрный вестник.-Вып.З-Ч.1.-Пермь, 1998 С.56-64:

84. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах. Учебное пособие. Тула: Гриф и К, 2005. -336 с.

85. Софроницкий Т.А. Геологический очерк//Химическая география вод и гидрохимия Пермской области. Пермь, 1967. - С. 26-41.

86. Спозито Г. Теромодинамсика почвенных растворов. Л-д.: Гидроме-те-оиздат. 1984. 240 с.

87. Старцев А. Д. Эколого-гидрологическая оценка и диагностика степени заболоченности почв на пермском карбонатном элювии: Автореферат диссертации кандидата биологических наук.-М., 1987. 24с. .

88. Страхов Н.М. Развитие литогенных идей в России и СССР.- М.: Наука, 1971.-405с

89. Чернов В.П. Некоторые итоги изучения подзолистых почв северных районов Пермской области//Тр. ПСХИ.- 1958 Т.XVI.- С. 83-84.

90. Чернов В.П. Подзолистые почвы северных районов Пермской об-ласти-Автореф. дисс. -М.: 1962. 19 с.

91. Чернов В.П. Дерново-карбонатные почвы Пермской области, сформированные на элювии гипса//Тр. ПСХИ.- 1974,- Т. 101.- С. 50-58.

92. Чернышев Н.И. Строение верхнепермских отложений юго-западной части Пермской области // Геология и разведка: Изв. высш. учебн. заведений. 1958.-№4.-С. 47-51.

93. Черняховский А.Г. Современные коры выветривания.-М.:Наука,1991.-208с.

94. Чочия Я С. Рельеф Колово-Вишерского края и его роль в пространственной дифференциации географических комплексов. Ученые записки ЛГУ, серия географических наук, вып.8, №317, Л., 1962, С.120-147.

95. Элементарные почвообразовательные процессы: Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М.: Наука, 1992. 184 с.

96. Ястребов Е.В. Рельеф. Сборник Пермская область, Пермь, 1959, С. 30-41 .

97. Allison, 1. Е., Scarseth G. D. A biological reduction method for removing free iron oxides from soils and colloidal clays I I Am. Soc. Agron. J. 1942. V. 34. P. 616-623.

98. Balashov V. V., Zavarzin G. A. Anaerobic reduction of ferric iron by hydrogen bacteria // Microbiology 1980. V. 48. P. 635-639.

99. Barron V., Torrent J. Use of the Kubelka-Munk theory to study the influence of iron oxides on soil color// J. Soil Sci. 1986. v. 37. p.499-510.

100. Benz, M., Schink В., Brune A. Humic acid reduction by Propionibacte-rium freuden-reichii and other fermenting bacteria // Appl. Environ. Microbiology. 1998. V. 64. P. 4507-4512.

101. Bond D. R., Lovley D. R. Reduction of Fe(III) oxide by methanogens in the presence and absence of extracellular quinones // Environ. Microbiol. 2002. V. 4. P. 115-124.

102. Cervantes, F. J., de BokF. A.M., Tuan D. D., Stams A. J. M, Lettinga G., Field J. A. Reduction of humic substances by halorespiting sulphate-reducing and methanogenic microorganisms // Environ. Microbiology. 2002. V. 4. P. 51-57

103. CoatesJ.D., Ellis D.J.,Blunt-Harris E.L., Gaw С. V., Roden E.E., Jovley D.R. Recovery of humic-reducing bacteria from a.diversity of environments // Appl. Environ. Microbiol. 1998. V. 64. N 4. p.1504-1509.

104. De JongE., Hestor P.A., Pennock d.J. The use of magnetic susceptibility to measure long-term soil redistribution // Catena. 1998. V. 32. P. 23-35.

105. Fine P., Singer M.J., La Ven R., Verosub K., Southard R.J. Role of pedogenesis in distribution of magnetic susceptibility in two California chronose-quences // Geo-derma. 1989. V. 44. P.267-306.

106. Fischer W.R. Microbiological reactions of iron in soils // Iron in soils and clay minerals. NATO. Dordrecht: Reidel. 1988. p. 715-748.

107. Gates W.P., StuckiJ.W., Kirkpatrick P.J. Structural properties of reduced Upton montmorillonite//Physics Chem. Minerals 1996. V. 25, P. 535-541.

108. Grimley D.A., VepraskasM.J. Magnetic susceptibility for use in delineating hydric soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 2000. V. 64. P. 2174-2180.

109. Kappler, A., Benz M., Schink В., Brune A. Electron shuttling via humic acids in microbial iron(III) reduction in a freshwater sediment / FEMS Microbiology Ecology 2004. 47:85-92.

110. KampfN., Schwertmann U. Goethite and hematite in a climosequence in Southern Brazil and their applicatin in classification of kaolinitic soils // Ge-oderma. 1983. V. 29. N 1. P. 27-39

111. Kostka J.E., Stucki J.W., Nealson K.H., Wu J. Reduction of structural Fe(III) in smectite by a pure culture of Shewanella putrefaciens strain MR-1 // Clays Clay Min. 1996. V. 44 P. 522-529.

112. Kostka J.E., Wu J., Nealson K.H., Stucki J. W. The impact of structural Fe(III) reduction by bacteria on the surfase chemistry of smectite clay minerals // Geochim. Cosmochim. Acta. 1999. V. 63. P. 3705-3713 .

113. LaKindJ.S., Stone A.T. Reductive dissolution of goethite by phenjlic re-ductants // Geochim. Cosmochim. Acta. 1989. V. 59. P. 961-971.

114. Lindsay W. L. Solubility and redox equilibria of iron compounds in soils. In J.W. Stucki et al (eds.). Iron in Soils and Clay Minerals. Kluwer Academic Publishers. 1988. p. 37-62.

115. Lin, W. C., CoppiM. V.,Lovley D. R. Geobacter sulfurreducens can grow with oxygen as a terminal electron acceptor. Appl. Environ. Microbiol. 2004. 70: 2525-2528.

116. Lovley D.R. Organic matter mineralization with the reduction of ferric iron: a review // Geomicrobiology J. 1987. V. 5. N 3/4. P. 375-399.

117. Lovley D. R., Phillips E. J. P. Novel mode of microbial energy metabolism: organic carbon oxidation coupled to dissimilatory reduction of iron or manganese // Appl. Environ. Microbiol. 1988. V. 4. P. 1472-1480.

118. Lovley D. R., Coates J. D., Blunt-Harris E. L., Phillips E. J. P., Woodward J. C. Humic substances as electron acceptors for microbial respiration // Nature. 1996. V. 382. P. 445-448

119. Lovley D.R., Fraga J.L., Blunt-Harris E.L., Hayes L.A. Phillips E.J.P., Coates J.D. Humic substances as a mediator for microbially catalyzed metal reduction // Acta Hydrochim. Hydrobiol. 1998. V. 26. N 3. P. 152-157.

120. Lovley D. R., Blunt-Harris E. L. Role of humic-bound iron as an electron transfer.agent in dissimilatory Fe(III) reduction. Appl. Environ. Microbiol. 1999. 65:4252-4254

121. Lovley D., Kashefi K., Vargas M, Tor J., Blunt-Harris E. Reduction of humic sub-stances and Fe(III) by hyperthermophilic microorganisms // Chemical Geology. 2000. V. 169. P. 289-298

122. Lovley D. R., Holmes D. E., Nevin K. P. Dissimilatory Fe(III) and Mn(IV) Reduction // Adv. Microbial Physiology. 2004. V. 49. P. 219-286.

123. Luu Y.-S., Ramsay J. A. Review: microbial mechanisms of accessing insoluble Fe(III) as an energy source // W. J. Microb. Biotechnol. 2003. V. 19. P. 215-225.

124. Martin S.T. Precipitation and dissolution of iron and manganese oxides / Environmental Catalysis. Ed. V.H. Grassian. 2003.

125. Melville M.D., Atkinson G. Soil color: its measurement and designation in models of uniform color space // J. Soil Sci. 1985. V. 36. P. 495-512.

126. Mullins C.E. Magnetic susceptibility or the soil and its significance in soil science a review // J. Soil Sci. 1977. V.28. N 2. P. 223-246.

127. Munch J. C,, Ottow J. C. G. Modelluntersuchungen zum Mechanismus der bak-teriellen Eisenreduktion in Hydromorphen Boden // Z. Pflatzenernaehr. Bodenkd. 1977. T. 140. S. 549-562.

128. Munch J. C., Ottow J. C. G. Preferential Reduction of Amorphous to Crystalline Iron Oxides by Bacterial Activity // Soil Science 1980. V. 129. P. 1521.

129. Munch, J. C., Ottow J. C. G. Effect of Cell Contact and Iron(III)-Oxide Form on Bacterial Iron Reduction // Z. Pflanzenernahr. Bodenkunde 1982. 145:6677.

130. Murad E., Fischer W.R. The geobiochemical cycle of iron. // Iron in Soil and Clay Minerals. Dordrecht: Reidel, 1988: P. 1-18.

131. Ottow J. C. G. Bacterial mechanism of gley formation in artificially submerged soil //Nature. 1970. V. 225. P. 103.

132. Ottow J. C. G., and H. Glathe. Isolation and identification of iron-reducing bacteria from gley soils // Soil Biol. Biochem. 1971. 3:43-55

133. Roden E.E., Zachara J.M. Microbial reduction of crystalline Fe(III) oxides: influence of oxide surface area and potential for cell growth // Environ. Sci. Technol. 1996. V. 30. P.1618-1628.

134. Roden E.E., Urrutia M.M. Influence of biogenic Fe(II) on bacterial crystalline Fe(III) oxide reduction // Geomicrobiology J. 2002. V. 19. P.209-251.

135. Roden E.E. Diversion of electron flow from methanogenesis to crystalline Fe(III) oxide reduction in carbon-limited cultures of wetland sediment microorganisms // Appl. Environ. Microbiol. 2003a. V. 69. N 9. P.5702-5706

136. Roden, E. E. Fe(III) oxide reactivity toward biological versus chemical reduction. Environ. Science Technol. 2003b. 37:1319-1324.

137. Runov, E. V. Die Reduktion der Eisenoxyde auf microbiologichem Wege // Vestn. Bakter-Agronomich. Stantsii 1926. T. 24. S. 75-82.

138. Schnitzer M. Humic substances: chemistry and reactions // Soil Organic Matter. Developments in Soil Science. New York. Elseiver Scientific Publishing. 1978. V. 8. P. 1-58.

139. Schwertmann U.,Taylor R.M. Iron oxides // Minerals in soil environments. Ed. J.B.Dixon and S.B.Weed, Madison (Wis.), 1989. P. 379-438.

140. Schwertmann U. Solubility and dissolution of iron oxides // Plant and Soil. 1991. V. 130. N1. P. 1-25.

141. Starkey, R. L., Halvorson H. O. Studies on the transformations of iron in nature. II, Concerning the importance of microorganisms in the solution and precipitation of iron // Soil Sci. 1927. V. 24. P. 381-402.

142. Stucki J.W., Komadel P., Wilkinson H.T. Microbial reduction of structural iron (III) in smectites // Soil Sci. Soc. Am. J. 1987. V. 51. P. 1663-1665.

143. Szilagyi, M. Reduction of Fe3+ ion by humic acid preparations // Soil Sci. 1971. V. 111. P. 233-235.

144. Taylor R.M. Formation and properties of Fe(II)Fe(III) hydroxy-carbonate and its possible significanse in soil formation // Clay Miner. 1980. V. 15. P. 369382.

145. Thompson M, Oldfield F. Environmental magnetism / London. Allen andUnvin 1986. 227 p.

146. Torrent J., Schwertmann U., Schulze D.C. Iron oxide mineralogy of some soils of two river terrace sequences in Spain // Geoderma. 1980. V. 23. P. 191-208.

147. Trolard F., Abdelmonla M, Bourne G., Genin M.R. Occurrences and seasonal transformatins of green rust <fougerite> mineral and lepidocrocite in soils // 16-th Word Congress Soil Sci. Montpellier, France, 1998. Sum. V. 1. P. 450.

148. Urrutia M.M., Roden E.E., Fredrickson J.K., Zachara J.M. Microbial and geochemical controls on syntetic Fe(III) oxide reduction by Shewanella alga strain BrY // Geo-microbiol J. 1998. V. 15. P. 269-191.

149. Word reference base for soil resources. Draft. Isss/Isric/Fao, Wagenin-gen-Rome. 1998.161 p.

150. Zachara J.M., Fredrickson J. K., Li S., Kennedy D.W., Smith S.C., Gass-man P.L. Bacterial reductiofl of crystalline Fe oxides in single phase suspensions and subsurfase materials //Am. Miner. 1998. V, 83. P. 1426-1443.

151. Zhang Y:, Kallay N., Matijevic E. Interactions of metal hydrous oxides with chelating agents. VII. Hematite-oxalic and citric acid systems // Langmuir. 1985. V. 1. P. 201-206.